KR100190413B1 - Method for producing liquid ejecting head and liquid ejection head obtained by the same method - Google Patents
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Abstract
Description
제1(a)도 내지 제1(d)도는 본 발명의 일 실시예의 액체 토출 헤드의 예의 개략적 단면도.1 (a) to 1 (d) are schematic cross-sectional views of an example of a liquid discharge head of one embodiment of the present invention.
제2도는 븐 발명의 일 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 부분 절개 사시도.2 is a partial cutaway perspective view of a liquid discharge head according to an embodiment of the invention.
제3도는 종래의 헤드에서의 기포로부터의 압력 전파의 개략도.3 is a schematic diagram of pressure propagation from bubbles in a conventional head.
제4도는 본 발명의 실시예에 따른 헤드의 기포로부터의 압력 전파의 개략도.4 is a schematic diagram of pressure propagation from bubbles in a head according to an embodiment of the present invention.
제5도는 본 발명의 일 실시예에서의 액체 유동의 개략도.5 is a schematic diagram of a liquid flow in one embodiment of the present invention.
제6도는 본 발명의 제6 실시예에 따른 액체 토출 헤드(2 유동 통로)의 단면도.6 is a cross-sectional view of the liquid discharge head (2 flow passages) according to the sixth embodiment of the present invention.
제7도는 본 발명의 제6 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 부분 절개 사시도.7 is a partially cutaway perspective view of a liquid discharge head according to a sixth embodiment of the present invention.
제8(a)도 및 제8(b)도는 가동 부재의 작동 설명도.8 (a) and 8 (b) are explanatory views of the operation of the movable member.
제9도는 제2 액체 유동 통로와 가동 부재의 구조의 설명도.9 is an explanatory diagram of the structure of the second liquid flow passage and the movable member.
제10(a)도 내지 제10(c)도는 액체 유동 통로와 가동 부재의 구조의 설명도.10 (a) to 10 (c) are explanatory views of the structure of the liquid flow passage and the movable member.
제11(a)도 내지 제11(c)도는 가동 부재의 다른 형상의 설명도.11 (a) to 11 (c) are explanatory views of other shapes of the movable member.
제12도(a)도 및 제12(b)도는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 종단면도.12 (a) and 12 (b) are longitudinal cross-sectional views of a liquid discharge head according to an embodiment of the present invention.
제13도는 구동 펄스 형상의 개략도.13 is a schematic diagram of a drive pulse shape.
제14도는 본 발명의 일 실시예에서의 액체 토출 헤드의 공급 통로의 단면도.Fig. 14 is a sectional view of a supply passage of the liquid discharge head in one embodiment of the present invention.
제15도는 본 발명의 일 실시예의 헤드의 분해 사시도.15 is an exploded perspective view of a head of one embodiment of the present invention.
제16(a)도 내지 제16(e)도는 본 발명의 일 실시예에서의 액체 토출 헤드의 제조 방법의 공정도.16 (a) to 16 (e) are process drawings of a method for manufacturing a liquid discharge head in one embodiment of the present invention.
제17(a)도 내지 제17(d)도는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 제조 방법의 공정도.17 (a) to 17 (d) is a process chart of the manufacturing method of the liquid discharge head according to an embodiment of the present invention.
제18(a)도 내지 제l8(d)도는 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 제조 방법의 공정도.18 (a) to 18 (d) are process drawings of a method for manufacturing a liquid discharge head according to one embodiment of the present invention.
제19도는 액체 토출 헤드 카트리지의 분해 사시도.19 is an exploded perspective view of the liquid discharge head cartridge.
제20도는 액체 토출 장치의 개략도.20 is a schematic view of a liquid discharge device.
제21도는 장치의 블록다이아그램.21 is a block diagram of the device.
제22도는 액체 토출 기록 시스템의 개략도.22 is a schematic diagram of a liquid discharge recording system.
제23도는 헤드 키트의 개략도.23 is a schematic representation of a head kit.
제24도는 다수의 유동 통로를 갖는 액체 토출 헤드의 개략도.24 is a schematic view of a liquid discharge head having a plurality of flow passages.
제25도는 헤드 카트리지를 도시한 도면.25 shows a head cartridge.
제26도는 풀-라인형 카트리지를 도시한 도면.FIG. 26 shows a full-line cartridge. FIG.
제27도는 착색제의 밀도 및 OD 레벨간의 관계를 도시한 도면.FIG. 27 shows the relationship between the density of the colorants and the OD levels. FIG.
제28도는 토출액의 함량과 OD 레벨간의 관계를 도시한 도면.FIG. 28 shows the relationship between the amount of discharged liquid and the OD level. FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 소자 기판 2 : 발열 소자1 element substrate 2 heating element
10 : 액체 유동 통로 11 : 기포 발생 영역10 liquid flow passage 11 bubble generation region
18 : 토출구 30 : 격벽18 discharge port 30 partition wall
31 : 가동 부재 32 : 자유 단부31: movable member 32: free end
본 발명은 액체에 열 에너지를 인가함으로써 기포의 발생을 이용하여 소망하는 액체를 토출하기 위한 액체 토출 헤드와, 액체 토출 헤드를 이용한 헤드 카트리지와, 액체 토출 헤드를 이용한 액체 잉크 토출 장치와, 액체 토출 헤드의 제조 방법과, 액체 토출 방법과, 기록 방법 그리고 액체 토출 방법을 이용해서 제공된 인쇄물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 액체 토출 헤드를 내장한 잉크 제트 헤드 키트와, 액체 토출 헤드를 액체로 충전하는 방법에 관한 것이다.The present invention provides a liquid discharge head for discharging a desired liquid by generating bubbles by applying thermal energy to a liquid, a head cartridge using a liquid discharge head, a liquid ink discharge device using a liquid discharge head, and a liquid discharge. A manufacturing method of a head, a liquid ejecting method, a recording method, and a printed matter provided by using the liquid ejecting method. The present invention also relates to an ink jet head kit incorporating a liquid discharge head, and a method for filling a liquid discharge head with a liquid.
상세하게는, 본 발명은 기포의 발생에 의해 변위 가능한 가동 부재를 구비한 액체 토출 헤드와, 액체 토출 헤드를 이용하는 헤드 카트리지 그리고 이를 이용하는 액체 토출 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 기포의 발생을 이용하여 가동부재를 이동시킴으로써 액체를 토출시키기 위한 액체 토출 방법 및 기록 방법에 관한 것이다.Specifically, the present invention relates to a liquid discharge head having a movable member displaceable by the generation of bubbles, a head cartridge using the liquid discharge head, and a liquid discharge device using the same. The present invention also relates to a liquid discharge method and a recording method for discharging a liquid by moving the movable member using the generation of bubbles.
본 발명은 종이 재료, 실, 섬유, 직물, 가죽, 금속, 플라스틱 수지 재료, 유리, 목재, 세라믹 등의 기록 재료 상에 기록 작업을 수행하는 프린터, 복사기, 통신 시스템을 갖고 있는 팩스 기계, 프린터부 등을 갖고 있는 워드 프로세서와 같은 장치 그리고 다양한 프로세싱 장치들과 결합된 산업용 기록 장치에 적용가능하다.The present invention provides a printer, a copier, a fax machine having a communication system, a printer for performing a recording operation on a recording material such as paper material, thread, fiber, fabric, leather, metal, plastic resin material, glass, wood, ceramic, It is applicable to devices such as word processors having a back light and an industrial recording device combined with various processing devices.
본 명세서에서, 기록(recording)은 특정 의미를 갖고 있는 문자, 그림 등의 화상을 형성하는 것을 의미할 뿐만 아니라, 특정 의미를 갖지 않는 패턴과 같은 화상을 형성하는 것을 포함한다.In this specification, recording means not only forming an image of a character, picture, etc. having a specific meaning, but also forming an image such as a pattern having no specific meaning.
소위, 버블 제트형(bubble jet type)의 잉크 제트 기록 방법이 알려져 있는데, 이 방법은 순간적인 체적 변화(기포 발생)를 가져오는 순간적인 상태 변화가 잉크에 열과 같은 에너지를 가함으로써 발생되어, 잉크를 기록 재료에 토출 및 도포하여 화상을 형성시키는 상태 변화로부터 야기된 힘에 의해 잉크를 토출구를 통해 토출하게 된다. 미합중국 특허 제4,723,129호에 개시된 바와 같이, 버블 제트기록 방법을 이용하는 기록 장치는 잉크를 토출하기 위한 토출구, 토출구와 유체연통하는 잉크 유동 통로, 및 잉크 유동 통로에 설치된 에너지 발생 수단으로서의 전기 열 변환체를 구비한다.A so-called bubble jet type ink jet recording method is known, in which an instantaneous state change resulting in an instantaneous volume change (bubble generation) is generated by applying heat-like energy to the ink, thereby making the ink Is ejected and applied to the recording material to eject ink through the ejection openings by a force caused by a state change that forms an image. As disclosed in U.S. Patent No. 4,723,129, the recording apparatus using the bubble jet recording method includes an ejection opening for ejecting ink, an ink flow passage in fluid communication with the ejection opening, and an electric thermal converter as energy generating means provided in the ink flow passage. Equipped.
그러한 기록 방법의 경우, 고품질의 화상이 고속으로 그리고 작은 소음으로 기록될 수 있고, 다수의 그러한 토출구들이 고밀도로 설치될 수 있고, 따라서, 고해상도를 제공할 수 있는 소형 기록 장치가 마련될 수 있고, 칼라 화상을 용이하게 형성할 수 있는 이점들이 있다. 그러므로, 버블 제트 기록 방법은 현재, 프린터, 복사기, 팩스 기계 또는 다른 사무 기기, 또는 직물 인쇄 장치 등과 같은 산업용 시스템들에 광범위하게 사용되고 있다.In the case of such a recording method, a high quality image can be recorded at high speed and with a low noise, and many such ejection openings can be installed at a high density, and thus, a small recording apparatus capable of providing a high resolution can be provided, There are advantages that can easily form a color image. Therefore, the bubble jet recording method is currently widely used in industrial systems such as printers, copiers, fax machines or other office equipment, or textile printing apparatuses.
버블 제트 기술의 다양한 분야의 제품에 광범위하게 사용됨에 따라, 최근 다양한 요구가 제기되고 있다.As widely used products in various fields of bubble jet technology, various demands have recently been raised.
예컨대, 에너지 사용 효율의 개선이 요구된다. 그러한 요구에 부응하기 위해, 보호 피막의 두께의 조정과 같은 발열 소자의 최적화가 연구되었다. 이러한 방법은 발생된 열의 액체로의 전파 효율이 향상된다는 점에서 효과적이다.For example, improvement in energy use efficiency is required. In order to meet such demands, optimization of heating elements such as adjustment of the thickness of the protective film has been studied. This method is effective in that the efficiency of propagation of generated heat into the liquid is improved.
고화질 화상을 제공하기 위해, 잉크 토출 속도를 증가시키고 그리고/또는 보다 양호한 잉크 토출을 달성하기 위해 기포 발생을 안정화시키는 구동 조건들이 제안되었다. 다른 예로서, 기록 속도를 중가시키는 측면에서, 액체 유동 통로 속으로의 액체 충전(재충전) 속도를 증가시키는 유동 통로 구성 개선이 제안되었다.In order to provide a high quality image, driving conditions have been proposed to increase ink ejection speed and / or stabilize bubble generation in order to achieve better ink ejection. As another example, in terms of increasing the recording speed, improvement in flow passage configuration has been proposed to increase the rate of liquid filling (refilling) into the liquid flow passage.
일본국 특허 공개 소화63-199972호는 유동 통로 구조를 제안하고 있다.Japanese Patent Laid-Open No. 63-199972 proposes a flow passage structure.
상기 공보에 개시된 유동 통로 구조 및 헤드 제조 방법은 액실 쪽으로의 백웨이브(back wave)를 고려하여 제안되었다. 이러한 백웨이브는 액체 토출에 기여하지 않기 때문에 에너지 손실로 간주된다. 이 발명은 액체의 통상적인 유동 방향에 대해 발열 소자(2)의 상류에 설치되고 통로의 천장에 장착된 밸브(10)를 제안하고 있다. 밸브(10)는 천장을 따라 연장된 초기 위치를 차지한다. 기포 발생 시에 밸브(10)는 하방으로 연장되는 위치를 차지하며, 이에 의해 밸브(10)에 의해 백웨이브의 일부를 억제한다. 통로(3) 내에 백웨이브가 발생될 때 그 백웨이브의 억제는 실질적으로 중요하지 않다. 이 백웨이브는 액체의 토출에 직접 기여할 수 없다. 백웨이브가 통로 내에 발생하면 액체를 직접 토출하는 압력이 이미 통로로부터 액체를 토출할 수 있게 한다.The flow passage structure and head manufacturing method disclosed in this publication have been proposed in consideration of the back wave toward the liquid chamber. These backwaves are considered energy losses because they do not contribute to liquid discharge. This invention proposes a valve 10 installed upstream of the heating element 2 and mounted to the ceiling of the passage with respect to the normal flow direction of the liquid. The valve 10 occupies an initial position extending along the ceiling. When the bubble is generated, the valve 10 occupies a position extending downward, thereby suppressing a part of the back wave by the valve 10. When a backwave is generated in the passage 3, the suppression of the backwave is of no practical importance. This backwave cannot directly contribute to the discharge of the liquid. If a backwave occurs in the passage, the pressure for directly discharging the liquid already allows the liquid to be discharged from the passage.
한편, 버블 제트 기록 방법에서, 잉크와 접촉해 있는 발열 소자에 의해 가열이 반복되고, 이에 의해 연소된 재료가 잉크의 눌음(scorching)으로 인해 발열 소자의 표면 상에 도포된다. 그러나, 도포량은 잉크의 재료에 따라 커질수 있다. 이러한 일이 발생할 때, 잉크 토출이 불안정해진다. 게다가, 토출되는 액체가 열에 의해 쉽게 열화되는 경우 또는 액체가 기포 발생이 불충분한 경우에도, 액체는 성질 변화없이 적절히 토출되는 것이 바람직하다.On the other hand, in the bubble jet recording method, the heating is repeated by the heat generating element in contact with the ink, whereby the burned material is applied onto the surface of the heat generating element due to the scorching of the ink. However, the application amount can be large depending on the material of the ink. When this happens, ink ejection becomes unstable. In addition, even when the liquid to be discharged is easily deteriorated by heat or when the liquid is insufficient in bubble generation, it is preferable that the liquid is appropriately discharged without changing properties.
일본국 특허 공개 소화61-69467호, 일본국 특허 공개 소화55-81172호 및 미합중국 특허 제4,480,259호는 열에 의해 기포를 발생시키는 액체(기포 발생액) 및 토출되는 액체(토출액)용으로 상이한 액체들이 사용되는 것을 개시하고 있다. 이들공보에서, 토출액 및 기포 발생액으로서의 잉크가 실리콘 고무 등의 가요성 필름에 의해 완전히 분리되어, 기포 발생액의 기포 발생으로부터 생긴 압력을 가요성 필름의 변형에 의해 토출액에 전파하면서 발열 소자와 토출액의 직접적인 접촉을 방지한다. 이러한 구조에 의해, 발열 소자의 표면 상으로의 재료의 도포가 방지되거나, 토출액의 선택 자유도가 증가된다.Japanese Patent Laid-Open No. 61-69467, Japanese Patent Laid-Open No. 55-81172, and US Patent No. 4,480, 259 show different liquids for the liquid (bubble generating liquid) and the discharged liquid (discharge liquid) which generate bubbles by heat. It is disclosed that it is used. In these publications, the ejection liquid and the ink as the bubble generating liquid are completely separated by a flexible film such as silicone rubber, and the pressure generated from the bubble generation of the bubble generating liquid is propagated to the ejection liquid by deformation of the flexible film, and the heating element and the earth are discharged. Prevent direct contact with the liquid. By this structure, the application of the material onto the surface of the heat generating element is prevented, or the freedom of selection of the discharge liquid is increased.
그러나, 토출액 및 기포 발생액이 완전히 분리되는 이러한 구조 덕분에, 기포발생에 의한 압력이 가요성 필름의 팽창-수축 변형을 통해 토출액에 전파되고, 그에 따라 가요성 필름에 의해 압력이 상당히 높은 정도까지 흡수된다. 또한, 가요성 필름의 변형이 그다지 크지 않고, 그에 따라 토출액과 기포 발생액 사이의 분리에 의해 약간의 효과가 제공됨에도 불구하고, 에너지 효율 및 토출력이 열화된다.However, thanks to this structure in which the discharge liquid and the bubble generating liquid are completely separated, the pressure due to the bubble generation propagates to the discharge liquid through the expansion-contraction deformation of the flexible film, and thus the degree to which the pressure is significantly high by the flexible film. Absorbed until. In addition, even though the deformation of the flexible film is not so great, and thus some effect is provided by the separation between the discharge liquid and the bubble generating liquid, the energy efficiency and the earth output are deteriorated.
따라서, 본 발명의 목적은 발생된 기포를 신규한 방법으로 제어하는 잉크 토출 원리를 마련하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an ink ejection principle for controlling the generated bubbles by a novel method.
본 발명의 다른 목적은 신규한 방법의 시스템을 토출 안정성, 토출 효율, 및/또는 토출 성질면에서 한층 향상시키는 것이다.Another object of the present invention is to further improve the system of the novel method in terms of discharge stability, discharge efficiency, and / or discharge properties.
본 발명의 또 다른 목적은 발열 소자 상의 액체의 열 축적을 상당히 감소시키고 발열 소자 상의 잔류 기포를 감소시키면서도 토출 효율 및 토출 압력을 향상시킨 액체 토출 방법, 액체 토출 헤드 등을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a liquid discharge method, a liquid discharge head, and the like, which significantly reduce the heat accumulation of the liquid on the heat generating element and improve the discharge efficiency and the discharge pressure while reducing the residual bubbles on the heat generating element.
본 발명의 또 다른 목적은 백웨이브로 인한 액체 공급 방향에 대향하는 방향으로의 관성력을 억제하는 동시에 가동 부재의 밸브 기능에 의해 메니스커스의 수축 정도를 감소시키고, 이에 의해 재충전 주기를 증가시킴으로써 고속도 인쇄를 가능하게 해주는 액체 토출 헤드 등을 마련하는 것이다.It is still another object of the present invention to reduce the degree of contraction of the meniscus by the valve function of the movable member while suppressing the inertial force in the direction opposite to the liquid supply direction due to the back wave, thereby increasing the refill cycle It is to provide a liquid discharge head or the like that enables printing.
본 발명의 또 다른 목적은 발열 소자 상의 잔류 재료의 도포를 감소시키고, 사용 가능한 액체의 범위를 확대시키고, 게다가 토출 효율 및 토출력을 상당히 증가시킨 액체 토출 헤드 등을 마련하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a liquid ejecting head and the like which reduces the application of residual material on the heating element, expands the range of usable liquids, and further increases the ejection efficiency and earth output.
본 발명의 또 다른 목적은 그와 같은 액체 토출 용기를 용이하게 제조하는 액체 토출 헤드의 제조 방법을 마련하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method for producing a liquid discharge head for easily producing such a liquid discharge container.
본 발명의 또 다른 목적은 다수의 액체들을 공급하기 위한 액체 도입 통로가 적은 수의 부품으로 구성되기 때문에 용이하게 제조할 수 있는 액체 토출 헤드와, 인쇄 장치를 마련하는 것이고, 부가적인 목적은 소형화된 액체 토출 헤드 및 장치를 마련하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a liquid ejecting head and a printing apparatus which can be easily manufactured since the liquid introduction passage for supplying a plurality of liquids is composed of a small number of parts, and an additional object is to provide a miniaturized object. A liquid discharge head and an apparatus are provided.
본 발명의 또 다른 목적은 상술한 토출 방법을 이용한 양호한 화상의 인쇄물을 마련하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a print of a good image using the above-described discharging method.
본 발명의 또 다른 목적은 액체 토출 헤드를 용이하게 폐기할 수 있게 해주는 헤드 키트를 마련하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a head kit which makes it easy to dispose of the liquid discharge head.
본 발명의 일 태양에 따르면, 액체 토출구를 마련하는 단계와, 상기 액체 토출구와 유체 연통된 제1 액체의 제1 액체 유동 통로를 마련하는 단계와, 상기 제1 액체 유동 통로에 인접하게 제2 액체의 제2 액체 유동 통로를 마련하는 단계와, 상기 제1 액체 유통 통로와 제2 유동 통로 사이에 가동 부재를 갖는 격벽을 마련하는 단계와, 상기 제l 액체와 이 제1 액체의 양을 기초로 10중량% 이상의 제2 액체의 혼할물인 액체를 상기 제1 액체 유동 통로쪽으로 상기 가동 부재를 변위시킴으로써 토출시키는 단계를 포함하는 액체 토출 방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of providing a liquid discharge port, providing a first liquid flow path of a first liquid in fluid communication with the liquid discharge port, and forming a second liquid adjacent to the first liquid flow path. Providing a second liquid flow passage of the fuel cell, providing a partition having a movable member between the first liquid flow passage and the second flow passage, and based on the first liquid and the amount of the first liquid. A liquid discharge method is provided, comprising discharging a liquid, which is a mixture of at least 10% by weight of a second liquid, by displacing the movable member toward the first liquid flow passage.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 액체 토출구와, 액체 토출구와 유체 연통된 제1 액체의 제1 액체 유동 통로와, 제l 액체 유동 통로에 인접한 제2 액체의 제2 액체 유동 통로와, 제1 액체 유동 통로와 제2 액체 유동 통로 사이에 가동 부재를 구비한 격벽을 포함하고, 상기 제1 액체와 이 제1 액체의 양을 기초로 10중량% 이상의 제2 액체의 혼합물인 액체를 상기 제1 액체 유동 통로쪽으로의 가동 부재의 변위에 의해 상기 액체 토출구를 통해 토출되는 액체 토출 헤드가 제공된다.According to another aspect of the invention, there is provided a liquid discharge port, a first liquid flow path of a first liquid in fluid communication with the liquid discharge port, a second liquid flow path of a second liquid adjacent to the first liquid flow path, and a first liquid flow path. A first barrier comprising a partition having a movable member between the liquid flow passage and the second liquid flow passage, wherein the liquid is a mixture of the first liquid and the second liquid based on the amount of the first liquid; A liquid discharge head is provided which is discharged through the liquid discharge port by the displacement of the movable member toward the liquid flow passage.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 액체 토출구와, 액체 토출구와 유체 연통된 제1 액체의 제1 액체 유동 통로와, 제1 액체 유동 통로에 인접한 제2 액체의 제2 액체 유동 통로와, 제1 액체 유동 통로와 제2 액체 유동 통로 사이에 가동 부재를 구비한 격벽을 포함하고, 상기 제1 액체와 이 제l 액체의 양을 기초로 l0중량% 이상의 제2 액체의 혼합물인 액체를 상기 제1 액체 유동 통로쪽으로의 가동 부재의 변위에 의해 상기 액체 토출구를 통해 토출시키도록 된 액체 토출 헤드와; 상기 액체 토출 헤드에 구동 신호를 공급하기 위한 구동 신호 공급 수단을 포함하는 액체토출 장치가 마련된다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a liquid discharge port, a first liquid flow path of a first liquid in fluid communication with the liquid discharge port, a second liquid flow path of a second liquid adjacent to the first liquid flow path, and a first liquid flow path. A partition having a movable member between the liquid flow passage and the second liquid flow passage, wherein the liquid is a mixture of at least 10 wt% of the second liquid based on the amount of the first liquid and the first liquid; A liquid discharge head configured to discharge through the liquid discharge port by the displacement of the movable member toward the liquid flow passage; There is provided a liquid discharging device including drive signal supply means for supplying a drive signal to the liquid discharge head.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 액체 토출구와, 액체 토출구와 유체 연통된 제1 액체의 제1 액체 유동 통로와, 제1 액체 유동 통로에 인접한 제2 액체의 제2 액체 유동 통로와, 제1 액체 유동 통로와 제2 액체 유동 통로 사이에 가동 부재를 구비한 격벽을 포함하는 액체 토출 헤드와; 상기 제1 액체와 이 제1 액체의 양을 기초로 10중량% 이상의 제2 액체의 혼할물인 액체를 상기 제1 액체 유동 통로쪽으로의 가동 부재의 변위에 의해 상기 액체 토출구를 통해 토출시키기 위한 구동신호 공급 수단을 포함하는 액체 토출 장치가 장치된다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a liquid discharge port, a first liquid flow path of a first liquid in fluid communication with the liquid discharge port, a second liquid flow path of a second liquid adjacent to the first liquid flow path, and a first liquid flow path. A liquid discharge head including a partition having a movable member between the liquid flow passage and the second liquid flow passage; A drive signal for discharging the liquid, which is a mixture of the first liquid and the second liquid, based on the amount of the first liquid, through the liquid discharge port by the displacement of the movable member toward the first liquid flow passage; A liquid discharge device including a supply means is provided.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 액체 토출구와, 액체 토출구와 유체 연통된 제1 액체의 제1 액체 유동 통로와, 제1 액체 유동 통로에 인접한 제2 액체의 제2 액체 유동 통로와, 제1 액체 유동 통로와 제2 액체 유동 통로 사이에 가동 부재를 구비한 격벽을 포함하고, 상기 제l 액체와 이 제1 액체의 양을 기초로 10중량% 이상의 제2 액체의 혼합물인 액체를 상기 제1 액체 유동 통로쪽으로의 가동 부재의 변위에 의해 상기 액체 토출구를 통해 토출시키도록 된 액체 토출 헤드와; 상기 액체 토출 헤드에 공급된 액체를 내장하기 위한 액체 용기를 포함하는 헤드 카트리지가 제공된다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a liquid discharge port, a first liquid flow path of a first liquid in fluid communication with the liquid discharge port, a second liquid flow path of a second liquid adjacent to the first liquid flow path, and a first liquid flow path. And a partition having a movable member between the liquid flow passage and the second liquid flow passage, wherein the liquid is a mixture of the first liquid and a second liquid of at least 10% by weight based on the amount of the first liquid. A liquid discharge head configured to discharge through the liquid discharge port by the displacement of the movable member toward the liquid flow passage; A head cartridge is provided that includes a liquid container for containing a liquid supplied to the liquid discharge head.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 액체 토출구와, 액체 토출구와 유체 연통된 제1 액체의 제1 액체 유동 통로와, 제1 액체 유통 통로에 인접한 제2 액체의 제2 액체 유동 통로와, 제1 액체 유동 통로와 제2 액체 유동 통로 사이에 가동 부재를 구비한 격벽을 포함하고, 상기 제1 액체와 이 제1 액체의 양을 기초로 10중량% 이상의 제2 액체의 혼합물인 액체를 상기 제1 액체 유동 통로쪽으로의 가동 부재의 변위에 의해 상기 액체 토출구를 통해 토출시키도록 된 기록 헤드에 의해, 토출된 액체에 의해 제공되는 프린트가 제공된다.According to another aspect of the invention, there is provided a liquid discharge port, a first liquid flow path of a first liquid in fluid communication with the liquid discharge port, a second liquid flow path of a second liquid adjacent to the first liquid flow path, and a first liquid flow path. A first barrier comprising a partition having a movable member between the liquid flow passage and the second liquid flow passage, wherein the liquid is a mixture of the first liquid and the second liquid based on the amount of the first liquid; A print provided by the discharged liquid is provided by the recording head which is to be discharged through the liquid discharge port by the displacement of the movable member toward the liquid flow passage.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 액체 토출구와, 액체 토출구와 유체 연통된 제1 액체의 제1 액체 유동 통로와, 제1 액체 유동 통로에 인접한 제2 액체의 제2 액체 유동 통로와, 제1 액체 유동 통로와 제2 액체 유동 통로 사이에 가동 부재를 구비한 격벽을 포함하고, 상기 제1 액체와 이 제1 액체의 양을 기초로 l0중량% 이상의 제2 액체의 혼합물인 액체를 상기 제1 액체 유동 통로쪽으로의 가동 부재의 변위에 의해 상기 액체 토출구를 통해 토출시키도록 된 액체 토출 헤드와; 상기 액체 토출 헤드에 공급된 액체를 내장하기 위한 액체 용기와; 상기 액체 용기에 액체를 충전시키기 위해 액체를 내장한 충전부를 포함하는 헤드 키트가 제공된다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a liquid discharge port, a first liquid flow path of a first liquid in fluid communication with the liquid discharge port, a second liquid flow path of a second liquid adjacent to the first liquid flow path, and a first liquid flow path. A first barrier comprising a partition having a movable member between the liquid flow passage and the second liquid flow passage, wherein the liquid is a mixture of at least 10 wt% of the second liquid based on the amount of the first liquid and the first liquid; A liquid discharge head configured to discharge through the liquid discharge port by the displacement of the movable member toward the liquid flow passage; A liquid container for containing a liquid supplied to the liquid discharge head; A head kit is provided that includes a filling part containing liquid for filling liquid into the liquid container.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 액체 토출구와, 액체 토출구와 유체 연통된 제1 액체의 제1 액체 유동 통로와, 제1 액체 유동 통로에 인접한 제2 액체의 제2 액체 유통 통로와, 제1 액체 유동 통로와 제2 액체 유동 통로 사이에 가동 부재를 구비한 격벽을 포함하고, 상기 제1 액체와 이 제1 액체의 양을 기초로 10중량%이상의 제2 액체의 혼합물인 액체를 상기 제1 액체 유동 통로쪽으로의 가동 부재의 변위에 의해 상기 액체 토출구를 통해 토출시키도록 된 액체 토출 헤드를 마련하는 단계를 포함하고; 액체는 제1 액체 유동 통로와 제2 액체 유동 통로 모두에 충전되는 액체 충전 방법이 제공된다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a liquid discharge port, a first liquid flow path of a first liquid in fluid communication with the liquid discharge port, a second liquid flow path of a second liquid adjacent to the first liquid flow path, and a first liquid flow path. A partition having a movable member between the liquid flow passage and the second liquid flow passage, wherein the liquid is a mixture of the first liquid and a second liquid of at least 10% by weight based on the amount of the first liquid. Providing a liquid discharge head adapted to be discharged through the liquid discharge port by the displacement of the movable member toward the liquid flow passage; A liquid filling method is provided in which liquid is filled in both the first liquid flow passage and the second liquid flow passage.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 액체 토출구를 마련하는 단계와, 상기 액체 토출구와 유체 연통된 제1 액체의 제1 액체 유동 통로를 마련하는 단계와, 제1 액체 유동 통로에 인접한 제2 액체의 제2 액체 유동 통로를 마련하는 단계와, 상기 제1 액체 유통 통로와 제2 액체 유동 통로 사이에 가동 부재를 갖는 격벽을 마련하는 단계와, 상기 제1 액체와 제1 액체의 양을 기초로 한 일정량의 제2 액체의 혼합물인 액체를 상기 제1 액체 유동 통로쪽으로의 가동 부재의 변위에 의해 토출시키는 단계를 포함하고, 상기 양은 기록된 색조 레벨에 따라 조정되는 색조 계조 기록방법이 제공된다.According to yet another aspect of the present invention, there is provided a method of providing a liquid discharge port, providing a first liquid flow path of a first liquid in fluid communication with the liquid discharge port, and forming a second liquid adjacent to the first liquid flow path. Providing a second liquid flow passage, providing a partition having a movable member between the first liquid flow passage and the second liquid flow passage, and based on the amount of the first liquid and the first liquid. And discharging a liquid, which is a mixture of a certain amount of a second liquid, by the displacement of the movable member toward the first liquid flow passage, wherein the amount is adjusted in accordance with the recorded tone level.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 액체 토출구와, 액체 토출구와 유체 연통된 제1 액체의 제1 액체 유동 통로와, 제1 액체 유동 통로에 인접한 제2 액체의 제2 액체 유통 통로와, 제1 액체 유동 통로와 제2 액체 유동 통로 사이에 가동 부재를 구비한 격벽을 포함하고, 상기 제1 액체와 이 제1 액체의 양을 기초로 일정량의 제2 액체의 혼합물인 액체를 상기 제1 액체 유동 통로쪽으로의 가동 부재의 변위에 의해 상기 액체 토출구를 통해 토출시키도록 하고, 상기 양은 기록된 색조 레벨에 따라 조정되도록 구성된 색조 기록 장치가 제공된다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a liquid discharge port, a first liquid flow path of a first liquid in fluid communication with the liquid discharge port, a second liquid flow path of a second liquid adjacent to the first liquid flow path, and a first liquid flow path. A partition having a movable member between the liquid flow passage and the second liquid flow passage, wherein the liquid is a mixture of the first liquid and a predetermined amount of the second liquid based on the amount of the first liquid; There is provided a color tone recording apparatus configured to discharge through the liquid discharge port by the displacement of the movable member toward the passage, and the amount is adjusted in accordance with the color tone level recorded.
신규한 토출 원리를 이용한 액체 토출 방법 및 헤드에 의해, 발생된 기포 및 그에 의해 이동되는 가동 부재에 의해 상승 효과가 제공되어 토출구에 인접한 액체가 고효율로 토출될 수 있고, 따라서 토출 효율이 향상된다. 예를 들면, 본 발명의 대부분의 바람직한 형태에 있어서 토출 효율은 종래의 두배까지 중가된다.By the liquid ejecting method and head using the novel ejection principle, a synergistic effect is provided by the generated bubbles and the movable member moved by it, so that the liquid adjacent to the ejection opening can be ejected with high efficiency, thus improving the ejection efficiency. For example, in most preferred embodiments of the present invention, the discharge efficiency is increased by twice the conventional one.
본 발명의 또 다른 태양에 있어서, 기록 헤드가 장기간에 걸쳐 저온 또는 저습 상태에 내버려 둔 후에 인쇄 동작을 개시하더라도 토출 실패를 피할 수 있으며, 토출 실패가 발생하더라도 예비 토출 및 흡인 회복을 포함한 소규모 회복 처리에 의해 정상 동작이 회복된다.In still another aspect of the present invention, discharge failure can be avoided even if the print head starts printing operation after leaving the recording head in a low temperature or low humidity state for a long period of time, and even if a discharge failure occurs, small-scale recovery processing including preliminary ejection and suction recovery is performed. The normal operation is restored by.
재충전 특성을 향상시키는 양태에 있어서, 연속 토출 중의 기포의 안정된 성장과 액적의 안정화가 달성되므로 고속 기록을 가능하게 해준다.In the aspect of improving the recharging characteristics, stable growth of bubbles and stabilization of droplets during continuous discharge are achieved, thereby enabling high-speed recording.
본 명세서에서, 용어 상류(upstream), 및 하류(downstream)은 액체 공급원으로부터 기포 발생 지역(또는 가동 부재)을 통해 토출구로의 일반적인 액체 유동에 대해 정의된다.In this specification, the terms upstream, and downstream are defined for the general liquid flow from the liquid source to the outlet through the bubble generating area (or movable member).
또한, 기포 그 자체에 있어서, 하류란 액적을 직접 토출시키는 작용을 하는 기포의 토출구쪽을 나타낸다. 상세하게는, 그것은 일반적인 액체 유동 방향에 대해 기포의 중심의 하류측, 또는 일반적인 액체 유동 방향에 대해 발열 소자의 면적중심으로부터 하류를 의미한다.In addition, in the bubble itself, the downstream means the discharge port side of the bubble which functions to discharge a droplet directly. Specifically, it means downstream of the center of the bubble with respect to the general liquid flow direction, or downstream from the area center of the heating element with respect to the general liquid flow direction.
본 명세서에서, 사실상 밀봉된(substantially sealed)은 일반적으로 기포가 성장할 패 기포가 가동 부재의 운동 전에 가동 부재 주위의 갭(슬릿)을 통해 탈출하지 않을 정도로 밀봉된 상태를 의미한다.In this specification, substantially sealed means a state in which the bubble in which the bubble is to be grown is sealed so as not to escape through a gap (slit) around the movable member before the movement of the movable member.
본 명세서에서, 격벽(partition wall)은 기포 발생 영역을 토출구와 직접적인 유체 연통 관계에 있는 영역으로부터 분리하기 위해 개재된(가동 부재를 포함할수 있는) 벽을 의미할 수 있고, 상세하게는, 각각의 통로에서의 액체의 혼합을 방지하도록 기포 발생 영역을 포함하는 액체 유동 통로를 토출구와 직접적인 유체 연통 관계에 있는 액체 유동 통로로부터 분리하는 벽을 의미한다.In this specification, a partition wall may mean a wall interposed (which may include a movable member) to separate the bubble generating region from the region in direct fluid communication with the discharge port, and in detail, each By a wall separating the liquid flow passage including the bubble generating region from the liquid flow passage in direct fluid communication with the discharge port to prevent mixing of the liquid in the passage.
본 발명의 상기 및 기타 목적, 특정 및 장점은 첨부된 도면과 함께 취해진 이하의 본 발명의 양호한 실시예의 기재를 고찰하면 보다 명백해질 것이다.The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent upon a review of the following description of the preferred embodiments of the present invention taken in conjunction with the accompanying drawings.
(제 1 실시예)(First embodiment)
첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 설명한다.Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 실시예에서는 액체를 토출하기 위해 기포의 발생으로부터 초래된 압력의 전파 방향을 제어하고 기포의 성장 방향을 제어함으로서 토출력 및/또는 토출 효율을 개선시킨 사항에 대해 설명한다. 제1도는 본 실시예에 따른 액체 토출 통로를 따라 취해진 액체 토출 헤드의 개략적 단면도이고, 제4도는 액체 토출 헤드의 부분절개 사시도이다.In the present embodiment, the matter of improving the output power and / or the discharge efficiency by controlling the propagation direction of the pressure resulting from the generation of bubbles and controlling the growth direction of the bubbles in order to discharge the liquid will be described. 1 is a schematic cross-sectional view of the liquid discharge head taken along the liquid discharge passage according to the present embodiment, and FIG. 4 is a partially cutaway perspective view of the liquid discharge head.
본 실시예의 액체 토출 헤드는 액체를 토출하기 위해 액체에 열 에너지를 공급하기 위한 토출 에너지 발생 소자로서의 발열 소자(2)(본 실시예에서는 40μm x 105μm의 발열 저항체)와, 이 발열 소자(2)가 마련된 소자 기판(1)과 발열 소자(2)에 대응해서 소자 기판 위에 형성된 액체 유동 통로(10)를 구비한다. 액체 유동통로(10)는 다수의 토출구(18)와 유체 연통하는 다수의 액체 유동 통로(10)에 액체를 공급하기 위한 공통 액체실(13)과 유체 연통한다.The liquid discharge head of the present embodiment includes a heat generating element 2 (40 μm × 105 μm heat generating resistor) as a discharge energy generating element for supplying heat energy to the liquid for discharging the liquid, and this heat generating element 2 And a liquid flow passage 10 formed on the element substrate so as to correspond to the element substrate 1 and the heat generating element 2 provided with each other. The liquid flow passage 10 is in fluid communication with a common liquid chamber 13 for supplying liquid to the plurality of liquid flow passages 10 in fluid communication with the plurality of discharge ports 18.
액체 유동 통로(10) 내의 소자 기한(1) 위에는 금속과 같은 탄성 재료로 된 캔틸레버 형태의 가동 부재 또는 판(31)이 발열 소자(2)에 대면하게 제공된다. 가동 부재(31)의 일 단부는 액체 유동 통로(10)의 벽 또는 소자 기판 상에 감광성 수지 재료를 패턴화함으로써 제공된 받침대(지지 부재)(34) 등에 고정된다. 이러한 구조에 의해 가동 부재가 지지되고, 받침점(33)(받침점 부분)이 구성된다.Above the element time limit 1 in the liquid flow passage 10, a movable member or plate 31 in the form of a cantilever made of an elastic material such as metal is provided facing the heating element 2. One end of the movable member 31 is fixed to a pedestal (support member) 34 or the like provided by patterning the photosensitive resin material on the wall of the liquid flow passage 10 or the element substrate. By this structure, a movable member is supported and the support point 33 (support point part) is comprised.
가동 부재(31)는, 토출 작동에 의해 공통 액체실(13)로부터 가동 부재(31)를 통해 토출구(18)로 향하는 액체의 큰 유동에 관해 상류측에 받침점(33)(고정된 단부인 받침점 부분)을 갖도록, 그리고 받침점(33)의 하류측에 자유 단부(자유 단부부분)(32)을 갖는다. 가동 부재(31)는 발열 소자(2)를 덮도록 약 15μm의 간극을 두고 발열 소자(2)에 대면해 있다. 기포 발생 영역은 발열 소자와 가동 부재 사이에 구성된다. 발열 소자 또는 가동 부재의 형태, 구성 또는 위치는 상술한 것들에 제한되지 않지만, 기포의 성장 및 압력의 전파가 제어될 수 있는 한 변화될 수 있다. 후술하는 액체의 유동에 대한 이해를 쉽게 하기 위해, 액체 유동 통로(10)는, 토출구(18)와 직접 유체 연통하는 제1 액체 유동 통로(14)와, 기포 발생 영역(11) 및 액체 공급구(11)를 갖고 있는 제2 액체 유동 통로(l6)로 가동 부재(31)에 의해 분할된다.The movable member 31 is a support point 33 (a fixed end being a support end) on the upstream side with respect to a large flow of liquid from the common liquid chamber 13 to the discharge port 18 through the movable member 31 by the ejection operation. Part) and a free end (free end part) 32 downstream of the support point 33. The movable member 31 faces the heat generating element 2 with a gap of about 15 μm so as to cover the heat generating element 2. The bubble generation region is configured between the heat generating element and the movable member. The shape, configuration or position of the heating element or movable member is not limited to those described above, but may be changed as long as bubble growth and pressure propagation can be controlled. In order to facilitate understanding of the flow of the liquid to be described later, the liquid flow passage 10 includes a first liquid flow passage 14 in direct fluid communication with the discharge port 18, a bubble generating region 11, and a liquid supply port. It is divided by the movable member 31 into the 2nd liquid flow path l6 which has the 11 in it.
발열 소자(2)의 발열을 야기시킴으로써, 열은 가동 부재(31)와 발열 소자(2)사이의 기포 발생 영역(11) 내의 액체에 가해지고, 그에 따라, 미합중국 특허 제 4,723,129호에 개시된 막 비등 한상(film boiling phenomenon)에 의해 기포가 발생한다. 기포와 기포의 발생에 의해 야기된 압력은 주로 가동 부재 상에 작용하여, 가동 부재(31)가 제1(b)도 및 제1(c)도 또는 제2도에 도시된 바와 같이 받침점(33)을 중심으로 해서 토출구측을 향해 넓게 개방되도록 이동 또는 변위된다. 가동 부재(31)의 변위 또는 변위 후의 상태에 의해, 기포 발생 및 기포 자체의 성장에 의해 야기된 압력의 전파는 토출구를 향하게 된다.By causing heat generation of the heat generating element 2, heat is applied to the liquid in the bubble generating region 11 between the movable member 31 and the heat generating element 2, and accordingly, the film boiling described in US Pat. No. 4,723,129. Bubbles are generated by a film boiling phenomenon. The pressure caused by bubbles and the generation of bubbles mainly acts on the movable member, such that the movable member 31 is provided with a support point 33 as shown in FIGS. 1 (b) and 1 (c) or 2nd. Is moved or displaced to open wide toward the discharge port side with respect to the center. By the displacement of the movable member 31 or the state after the displacement, the propagation of pressure caused by bubble generation and growth of the bubble itself is directed toward the discharge port.
여기서, 본 발명에 따른 기초적인 토출 원리들 중의 하나를 기술한다. 본 발명의 중요한 원리 중의 하나는 기포에 대면하게 설치된 가동 부재가 기포 발생 또는 기포 자체의 압력에 기초하여 정상적인 제1 위치로부터 변위되고, 변위된 가동부재(31)는 기포 발생 및/또는 기포 자체의 성장에 의해 생성된 압력을 토출구(18)(하류측) 쪽으로 향하게 하는 데 효과적이라는 점이다.Here, one of the basic ejection principles according to the present invention is described. One of the important principles of the present invention is that the movable member disposed facing the bubble is displaced from the normal first position based on the bubble generation or the pressure of the bubble itself, and the displaced movable member 31 is formed of the bubble generation and / or the bubble itself. It is effective in directing the pressure generated by the growth toward the discharge port 18 (downstream side).
가동 부재를 사용하지 않는 종래의 액체 유동 통로 구조(제3도)와 본 발명(제4도)을 비교하여 더욱 상세히 설명한다. 여기서, 토출구를 향한 압력의 전파 방향은 VA로 표시되고, 상류를 향한 압력의 전파 방향은 VB로 표시한다.The present invention will be described in more detail by comparing the present invention (FIG. 4) with the conventional liquid flow passage structure (FIG. 3) without using the movable member. Here, the propagation direction of the pressure toward the discharge port is represented by V A , and the propagation direction of the pressure toward the upstream is represented by V B.
제3도에 도시된 바와 같은 종래의 헤드에는, 기포(40)에 의해 발생한 압력의 전파 방향을 조절하기에 효과적인 어떤 구성 요소가 없다. 그러므로, 기포(40)의 압력 전파 방향은 V1내지 V8로 표시한 바와 같이 기포의 표면에 수직이고, 따라서 통로 내에서 넓게 향해진다. 이들 방향들 중에서, 기포의 절반부로부터 토출구에 더 근접해 있는 압력 전파 방향(V1내지 V4)들은 액체 토출에 가장 효과적인 VA방향의 압력 성분들을 갖는다. 이 부분은 액체 토출 효율, 액체 토출력 및 토출 속도에 직접 기여할 수 있기 때문에 중요하다. 또한, 성분 V1은 토출 방향인 VA방향에 가장 근접해 있고, 따라서, 가장 효과적이고, V4는 VA방향의 비교적 작은 성분을 갖는다.In the conventional head as shown in FIG. 3, there is no component that is effective to adjust the direction of propagation of pressure generated by the bubble 40. Therefore, the pressure propagation direction of the bubble 40 is perpendicular to the surface of the bubble, as indicated by V 1 to V 8 , and is thus broadly directed in the passage. Among these directions, the pressure propagation directions V 1 to V 4 , which are closer to the discharge port from half of the bubbles, have pressure components in the V A direction that are most effective for discharging the liquid. This part is important because it can directly contribute to the liquid discharge efficiency, the liquid earth output and the discharge rate. In addition, the component V 1 is closest to the V A direction, which is the discharge direction, and thus is most effective, and V 4 has a relatively small component in the V A direction.
한편, 제4도에 도시한 본 발명의 경우, 가동 부재(31)는 다양한 방향을 향하는 기포의 압력 전파 방향 V1내지 V4들을 하류(토출구축)로 향하게 하는데 효과적이다. 따라서, 기포(40)의 압력이 토출에 직접 그리고 효과적으로 기여하도록 기포(40)의 압력 전파 (VA)를 집중시킨다.On the other hand, in the case of the present invention shown in FIG. 4, the movable member 31 is effective to direct the pressure propagation directions V 1 to V 4 of the bubbles facing various directions downstream (discharge build-up). Thus, the pressure propagation V A of the bubble 40 is concentrated so that the pressure of the bubble 40 contributes directly and effectively to the discharge.
기포의 성장 방향 자체는 압력 전파 방향 V1내지 V4와 마찬가지로 하류로 향해지고, 기포들은 상류측에 비해 하류측에서 더 잘 성장한다. 따라서, 기포의 성장 방향 자체는 가동 부재에 의해 제어되고, 기포로부터의 압력 전파 방향이 제어되어, 토출 효율과 토출력 및 토출 속도 등이 근본적으로 개선된다.The direction of bubble growth itself is directed downstream as in the pressure propagation directions V 1 to V 4, and the bubbles grow better on the downstream side than on the upstream side. Therefore, the bubble growth direction itself is controlled by the movable member, the direction of pressure propagation from the bubble is controlled, and the discharge efficiency, the earth output, the discharge speed, and the like are fundamentally improved.
다시 제1도를 참조하여, 본 실시예에서의 액체 토출 헤드의 토출 작동에 대해 상세히 설명한다.Referring again to FIG. 1, the ejection operation of the liquid ejecting head in this embodiment will be described in detail.
제1(a)도는 전기 에너지와 같은 에너지가 발열 소자(2)에 가해지기 전, 따라서 열이 아직 발생되지 않은 상태를 도시하고 있다. 가동 부재(3l)는 적어도 발열소자의 발열에 의해 발생한 기포의 하류 부분에 대면하도록 배치되어야 함을 주목해야 한다. 달리 말하면, 기포의 하류 부분이 가동 부재 상에 작용하도록, 액체 유동 통로 구조물은 가동 부재(31)가 적어도 발열 소자의 면적의 중심(3)의 하류 [발열 소자의 면적의 중심(3)을 통과하고 유동 통로 길이 방향에 수직인 선의 하류]인 위치까지 연장되어야 한다.FIG. 1 (a) shows a state in which energy such as electric energy is not applied to the heat generating element 2, and thus heat is not yet generated. It should be noted that the movable member 3l should be arranged to face at least the downstream portion of the bubble generated by the heat generation of the heat generating element. In other words, the liquid flow passage structure allows the movable member 31 to pass at least downstream of the center 3 of the area of the heating element (center 3 of the area of the heating element) so that the downstream portion of the bubble acts on the movable member. And downstream of a line perpendicular to the flow passage length direction.
제1(b)도는 발열 소자(2)가 발열 소자(2)로의 전기 에너지의 인가에 의해 열을 발생하고, 그 결과 발생한 열이 기포 발생 영역(11)에 충전된 액체의 일부를 가열하여, 막 비등에 의해 기포가 발생되는 것을 도시하고 있다.In FIG. 1 (b), the heat generating element 2 generates heat by applying electric energy to the heat generating element 2, and the generated heat heats a part of the liquid filled in the bubble generating region 11, It is shown that bubbles are generated by membrane boiling.
이 때, 가동 부재(31)는 기포(40)의 발생에 의해 야기된 압력에 의해 제1 위치로부터 제2 위치로 변위되어 토출구를 향한 기포(40)의 압력 전파를 안내한다. 전술한 바와 같이, 가동 부재(31)의 자유 단부(32)가 하류측(토출구축)에 배치되고, 받침점(33)이 상류측(공통 액체실축)에 배치되어, 가동 부재의 적어도 일부가 기포의 하류 부분, 즉, 발열 소자의 하류 부분에 대면하게 됨을 주목해야 한다.At this time, the movable member 31 is displaced from the first position to the second position by the pressure caused by the generation of the bubble 40 to guide the pressure propagation of the bubble 40 toward the discharge port. As described above, the free end 32 of the movable member 31 is disposed on the downstream side (discharge shaft), the support point 33 is disposed on the upstream side (common liquid chamber), and at least a part of the movable member is bubbled. It should be noted that it faces the downstream part of ie the downstream part of the heating element.
제1(c)도는 기포(40)가 더 성장한 상태를 도시하고 있다. 기포(40) 발생으로 인한 압력에 의해, 가동 부재(31)는 더 변위된다. 발생한 기포는 상류에 비해 하류에서 더 성장하고, 가동 부재의 제1 위치(점선 위치)를 지나 크게 팽창한다. 따라서, 기포(40)의 성장에 따라, 가동 부재(31)는 점진적으로 변위되고, 그에 따라, 체적 이동이 용이한 방향, 즉 기포 성장 방향인 기포(40)의 압력 전파 방향이 토출구를 향해 균일하게 향해져서, 토출 효율이 중가하게 됨을 이해해야 한다. 가동부재가 기포 및 기포 발생 압력을 토출구를 향해 안내할 때, 전파 및 성장을 거의 방해하지 않고, 압력의 정도에 따라 압력의 전파 방향 및 기포의 성장 방향을 효과적으로 제어할 수 있다.FIG. 1 (c) shows a state in which the bubble 40 is further grown. By the pressure resulting from the bubble 40 generation, the movable member 31 is further displaced. The bubbles generated grow further downstream compared to the upstream and greatly expand past the first position (dashed position) of the movable member. Therefore, as the bubble 40 grows, the movable member 31 is gradually displaced, whereby the pressure propagation direction of the bubble 40, which is a direction in which volume movement is easy, that is, a bubble growth direction, is uniform toward the discharge port. It is to be understood that the discharge efficiency is increased so that the discharge efficiency is increased. When the movable member guides the bubble and bubble generation pressure toward the discharge port, it is possible to effectively control the direction of pressure propagation and the direction of bubble growth in accordance with the degree of pressure with little disturbance of propagation and growth.
제1(d)도는 막 비등 특유의 기포 내의 압력의 감소에 의해 기포(40)가 수축 및 소멸하는 상태를 도시하고 있다.FIG. 1 (d) shows a state in which the bubble 40 shrinks and disappears due to a decrease in the pressure in the bubble specific to the membrane boiling.
제2 위치로 변위된 가동 부재(31)는 가동 부재 자체의 탄성 특성 및 기포의 수축으로 인한 부압에 의해 제공된 복귀력에 의해 제1(a)도의 초기 위치(제1 위치)로 복귀한다. 기포의 붕괴시에, 액체는, 기포 발생 영역(11)에서의 기포의 체적 감소를 보상하고 토출된 액체의 체적을 보상하도록, VD1및 VD2로 표시한 공통 액체실측으로부터, 그리고 Vc로 표시한 토출구측으로부터 귀환 유동한다.The movable member 31 displaced to the second position returns to the initial position (first position) of FIG. 1 (a) by the return force provided by the elastic characteristic of the movable member itself and the negative pressure due to the contraction of the bubbles. At the time of bubble collapse, the liquid is indicated from the common liquid chamber, denoted by V D1 and V D2 , and by Vc, to compensate for the volume reduction of the bubbles in the bubble generating region 11 and to compensate for the volume of the discharged liquid. It flows back from one discharge port side.
지금까지, 기포의 발생에 의한 가동 부재의 작동 및 액체의 토출 작동에 관해 설명하였다. 이제, 본 발명의 액체 토출 헤드에서의 액체의 재충전에 대해 설명한다.The operation of the movable member and the discharge operation of the liquid by the generation of bubbles have been described so far. Now, refilling of the liquid in the liquid discharge head of the present invention will be described.
제1도를 참조해서 액체 토출 기구를 설명한다A liquid discharge mechanism will be described with reference to FIG.
기포(40)가 제1(c)도 상태 후의 최대 체적 후에 기포 붕괴 과정으로 들어갈때, 붕괴중인 기포 체적을 보상하기에 충분한 액체의 체적이 제11 액체 유동 통로(14)의 토출구(18)측으로부터 그리고 제2 액체 유동 통로(16)의 공통 액체실(13)로부터 기포 발생 영역으로 유동한다.When the bubble 40 enters the bubble collapse process after the maximum volume after the first (c) degree state, a volume of liquid sufficient to compensate for the collapsed bubble volume is on the discharge port 18 side of the eleventh liquid flow passage 14. From and from the common liquid chamber 13 of the second liquid flow passage 16 to the bubble generating region.
가동 부재(31)를 갖고 있지 않은 종래의 액체 유동 통로 구조의 경우, 토출구측으로부터 기포 붕괴 위치로의 액체의 양과 공통 액체실로부터의 액체의 양은 기포 발생 영역보다 토출구에 더 근접한 부분과 공통 액체실에 더 근접한 부분의 유동 저항에 의해 결정된다.In the conventional liquid flow passage structure without the movable member 31, the amount of liquid from the discharge port side to the bubble collapse position and the amount of liquid from the common liquid chamber are closer to the discharge port than the bubble generating area and the common liquid chamber. It is determined by the flow resistance of the part closer to.
그러므로, 공급구측에서의 유동 저항이 다른 쪽보다 작은 경우, 다량의 액체가 토출구측으로부터 기포 붕괴 위치로 유동하고, 그 결과 메니스커스 수축(maniscus retraction)이 크다. 특히, 토출 효율을 중가시키기 위한 토출구에서의 유동 저항의 감소로 인해, 기포의 붕괴시에 매니스커스(M) 수축이 중가하고, 이에따라 재충전 시간이 더 길어지고 고속 인쇄가 곤란해진다.Therefore, when the flow resistance at the supply port side is smaller than the other side, a large amount of liquid flows from the discharge port side to the bubble collapse position, and as a result, the meniscus retraction is large. In particular, due to the decrease in the flow resistance at the discharge port for increasing the discharge efficiency, the meniscus M shrinks at the time of collapse of the bubbles, which results in longer refill time and difficulty in high speed printing.
본 실시예에 따르면, 가동 부재(31)의 제공으로 인해, 기포의 붕괴시에 가동부재가 초기 위치로 복귀할 때 매니스커스 수축이 정지하고, 그 후, 체적(W1)을 충전하기 위한 액체의 공급이 제2 유동 통로(16)를 통해 유동(VD2)에 의해 달성된다[W1은 가동 부재(31)의 제1 위치를 지난 기포 체적(W)의 상부측의 체적이고, W2는 기포 발생 영역(11)측의 체적이다]. 종래 기술에서는 기포 체적(w)의 체적의 반이 매니스커스 수축량이지만, 본 실시예에 따르면 체적(W)의 1/2보다 적은 체적(W1)만이 매니스커스 수축량이다.According to this embodiment, due to the provision of the movable member 31, the meniscus contraction stops when the movable member returns to the initial position at the time of collapse of the bubble, and thereafter, the liquid for filling the volume W1. Is supplied by the flow V D2 through the second flow passage 16 [W1 is the volume on the upper side of the bubble volume W past the first position of the movable member 31, and W2 is the bubble Volume on the generating region 11 side]. In the prior art, half the volume of the bubble volume w is the meniscus shrinkage amount, but according to the present embodiment, only the volume W1 less than half of the volume W is the meniscus shrinkage amount.
또한, 체적(W2)을 위한 액체 공급은 주로 기포의 붕괴시의 압력을 이용하여 가동 부재(31)의 발열 소자측의 표면을 따라 제2 액체 유동 통로의 상류(VD2)로부터 이루어지도록 강제되고, 이에 의해 더 신속한 재충전 작동이 수행된다.In addition, the liquid supply for the volume W2 is forced to be made from the upstream V D2 of the second liquid flow passage along the surface of the heating element side of the movable member 31 mainly using the pressure at the time of collapse of the bubbles. Thus, a faster recharging operation is performed.
기포의 붕괴시의 압력을 이용하는 재충전이 종래의 헤드에서 수행될 때, 매니스커스의 진동이 증가하여 화질이 저하된다. 그러나, 본 실시예에 의하면, 토출구측에서의 제1 액체 유동 통로(14)에서와 기포 발생 영역(11)의 토출구측에서의 액체의 유동들이 억제되므로, 매니스커스의 진동이 감소된다.When refilling using pressure at the time of bubble collapse is performed in the conventional head, the vibration of the meniscus increases and the image quality deteriorates. However, according to this embodiment, since the flows of the liquid in the first liquid flow passage 14 on the discharge port side and on the discharge port side of the bubble generation region 11 are suppressed, the vibration of the meniscus is reduced.
따라서, 본 실시예 따르면, 고속 재충전은 제2 유동 통로(16)의 액체 공급 통로(12)를 통한 기포 발생 영역에의 강제 재충전에 의해 그리고 매니스커스 수축 및 진동의 억제에 의해 달성된다. 그러므로, 토출의 안정 및 고속 반복 토출이 달성되고, 본 실시예가 기록 분야에서 사용될 때, 화질 및 기록 속도가 향상될 수 있다.Thus, according to this embodiment, fast refilling is achieved by forced refilling of the bubble-generating region through the liquid supply passage 12 of the second flow passage 16 and by suppressing meniscus shrinkage and vibration. Therefore, stable and high speed repetitive ejection of ejection is achieved, and when the present embodiment is used in the recording field, the image quality and the recording speed can be improved.
본 실시예는 다음의 효과적인 기능을 제공한다. 기포의 발생에 의해 발생된 상류측으로의 압력의 전파(백웨이브)를 억제한다. 발열 소자(2) 상에 발생한 기포중 공통 액체실(13)측(상류)의 기포의 압력은 주로 액체를 다시 상류측으로 미는힘(백웨이브)을 야기시킨다. 백웨이브는 상류측에서의 압력, 그로 인한 액체의 운동 및 관성력에 의해 액체를 액체 유동 통로 속으로 재충전하는 것을 저해한다.본 실시예에 있어서, 상류측으로의 이러한 작용들은 가동 부재(431)에 의해 억제되어서, 재충전 성능이 더욱 향상된다.This embodiment provides the following effective functions. The propagation of pressure (back wave) to the upstream side generated by the generation of bubbles is suppressed. The pressure of the bubbles on the common liquid chamber 13 side (upstream) of the bubbles generated on the heat generating element 2 mainly causes a force (back wave) to push the liquid back to the upstream side. The backwaves inhibit the refilling of the liquid into the liquid flow passage by the pressure on the upstream side, thereby the motion and inertia of the liquid. In this embodiment, these actions on the upstream side are suppressed by the movable member 431 The recharging performance is further improved.
특정적인 구성 및 양호한 효과에 대해 더 설명한다.Specific configurations and good effects are further described.
본 실시예의 제2 액체 유동 통로(16)는 발열 소자(2)의 상류측에서의 발열 소자(2)와 높이가 같게 된 내벽을 갖는 액체 공급 통로(12)를 갖는다(발열 소자의 표면은 크게 하강하지 않는다). 이러한 구조에 의해, 액체는 발열 소자(2)의 표면 및 기포 발생 영역으로 VD2로 표시한 기포 발생 영역(11)에 보다 근접한 위치에 있는 가동 부재(31)의 표면을 따라 공급된다. 따라서, 발열 소자(2)의 표면 상의 액체의 정체가 억제되어서, 액체에 용해된 기체의 석출이 억제되고, 소멸되지 않은 잔류 기포들이 어려움 없이 제거되며, 또한, 액체 내의 열 축적이 별로 크지 않다. 그러므로, 안정화된 기포 발생이 고속으로 반복될 수 있다. 본 실시예에서, 액체 공급 통로(12)는 사실상 평탄한 내벽을 갖지만, 이는 제한적인 것은 아니며, 액체 공급 통로는, 발열 소자 상에서 액체의 정체가 발생하고 액체의 공급 시에 와류가 심하게 발생하지 않도록 발열 소자의 표면으로부터 매끄럽게 연장하는 구성을 갖는 내벽을 갖는다면 만족스럽다.The second liquid flow passage 16 of the present embodiment has a liquid supply passage 12 having an inner wall that has the same height as the heat generating element 2 on the upstream side of the heat generating element 2 (the surface of the heat generating element does not drop greatly. Do). By this structure, the liquid is supplied along the surface of the heat generating element 2 and the surface of the movable member 31 at a position closer to the bubble generating region 11 indicated by V D2 as the bubble generating region. Therefore, the stagnation of the liquid on the surface of the heat generating element 2 is suppressed, the precipitation of the gas dissolved in the liquid is suppressed, and the remaining bubbles which are not extinguished are removed without difficulty, and the heat accumulation in the liquid is not so large. Therefore, stabilized bubble generation can be repeated at high speed. In the present embodiment, the liquid supply passage 12 has a substantially flat inner wall, but this is not a limitation, and the liquid supply passage generates heat so that stagnation of liquid occurs on the heating element and vortex does not occur severely upon supply of liquid. It is satisfactory to have an inner wall having a configuration that extends smoothly from the surface of the device.
액체는 VD1로 표시한 바와 같이 가동 부재의 측면 부분에 있는 간극[슬릿(35)]를 통해 기포 발생 영역으로 공급된다. 기포 발생 시의 압력을 토출구로 보다 효과적으로 향하게 하기 위해서는, 제1도에 도시된 바와 같이, (발열 소자의 표면을 덮는) 기포 발생 영역 전체를 덮는 큰 가동 부재가 사용될 수 있다. 기포 발생 영역(11)과 토출구에 근접한 제1 액체 유동 통로(14) 영역 사이의 액체의 유동 저항이 제1 위치로의 가동 부재(31)의 복귀에 의해 중가되어서, VD1을 따르는 기포 발생영역(11)으로의 액체의 유동이 억제될 수 있다. 그러나, 본 실시예의 헤드에 따르면, 기포 발생 영역으로 액체를 공급하기에 효과적인 유동이 있으며, 액체의 공급성능이 크게 증가하므로, 가동 부재(31)가 토출 효율을 개선하기 위해 기포 발생영역(11)을 덮는 경우에도, 액체의 공급 성능이 저하되지 않는다.The liquid is supplied to the bubble generating region through the gap (slit 35) in the side portion of the movable member as indicated by V D1 . In order to more effectively direct the pressure at the time of bubble generation to the discharge port, as shown in FIG. 1, a large movable member covering the entire bubble generating area (covering the surface of the heat generating element) can be used. The flow resistance of the liquid between the bubble generating region 11 and the region of the first liquid flow passage 14 proximate to the discharge port is increased by the return of the movable member 31 to the first position, and thus the bubble generating region along V D1 . The flow of liquid to (11) can be suppressed. However, according to the head of this embodiment, there is an effective flow for supplying liquid to the bubble generating region, and since the supply performance of the liquid is greatly increased, the movable member 31 has a bubble generating region 11 to improve the discharge efficiency. Even if it covers, the supply performance of a liquid does not fall.
가동 부재(31)의 자유 단부(32)와 받침점(33) 사이의 위치 관계는 자유 단부가 예컨대, 제6도에 참조 부호 6으로 표시한 받침점의 하류 위치에 있도록 되어 있다. 이러한 구조에 의해, 압력 전파 방향 및 기포의 성장 방향을 토출구측 등으로 안내하는 기능 및 효과가 기포 발생 시에 효과적으로 보장될 수 있다. 또한, 이러한 위치 관계는 토출에 관한 기능 또는 효과뿐만 아니라 액체의 공급 시에 액체 유동 통로(10)를 통한 액체의 유동 저항의 감소를 달성하는데 효과적이어서, 고속 재충전을 가능하게 한다. 제6도에 도시된 바와 같이 토출에 의해 수축된 메니스커스(M)가 모세관력에 의해 토출구(18)로 복귀할 때 또는 액체가 기포의 붕괴를 보상하기 위해 공급될 때, 자유 단부 및 받침점(33)의 위치는 제1 액체 유동 통로(14)와 제2 액체 유동 통로(16)를 포함하는 액체 유동 통로(10)를 통한 유동(S1, S2및 S3)이 저해되지 않게 위치된다.The positional relationship between the free end 32 and the support point 33 of the movable member 31 is such that the free end is at a position downstream of the support point indicated by reference numeral 6, for example, in FIG. With this structure, the function and effect of guiding the direction of pressure propagation and the growth direction of bubbles to the discharge port side or the like can be effectively ensured at the time of bubble generation. This positional relationship is also effective to achieve a reduction in the flow resistance of the liquid through the liquid flow passage 10 at the time of supply of the liquid as well as the function or effect on the ejection, thereby enabling a high speed refill. As shown in FIG. 6, when the meniscus M contracted by the discharge returns to the discharge port 18 by capillary force or when the liquid is supplied to compensate for the collapse of the bubbles, the free end and the support point The position of 33 is such that the flows S 1 , S 2 and S 3 through the liquid flow passage 10 including the first liquid flow passage 14 and the second liquid flow passage 16 are not inhibited. do.
보다 상세하게는, 본 실시예에서는 전술한 바와 같이, 가동 부재(31)의 자유단부(32)가 발열 소자(2)를 상류 영역과 하류 영역으로 분할하는 면적의 중심(3) [발열 소자의 면적의 중심(중심부)을 통과하고 액체 유동 통로의 길이 방향에 수직인 선의 하류 위치에 대면한다. 가동 부재(31)는 발열 소자의 면적 중심 위치(3)의 하류측에서 액체 토출에 크게 기여할 수 있는 기포와 압력을 수용하고, 토출구측으로의 힘을 안내하므로 토출 효율 또는 토출력을 근본적으로 향상시킨다.More specifically, in the present embodiment, as described above, the free end portion 32 of the movable member 31 divides the heat generating element 2 into an upstream region and a downstream region. It passes through the center (center) of the area and faces the downstream position of the line perpendicular to the longitudinal direction of the liquid flow passage. The movable member 31 accommodates bubbles and pressures that can greatly contribute to liquid discharge on the downstream side of the area center position 3 of the heat generating element, and guides the force to the discharge port side, thereby fundamentally improving discharge efficiency or earth output. .
부가적인 유리한 효과가 전술한 바와 같이, 기포의 상류측을 사용하여 제공된다.Additional advantageous effects are provided using the upstream side of the bubble, as described above.
또한 본 실시예의 구조에서, 가동 부재(31)의 자유 단부의 순간적인 기계적 이동이 액체의 토출에 기여한다.Also in the structure of this embodiment, the instantaneous mechanical movement of the free end of the movable member 31 contributes to the discharge of the liquid.
제6도는 본 실시예의 액체 토출 헤드의 유동 통로를 따르는 방향으로의 개략적 단면도이다.6 is a schematic cross-sectional view in the direction along the flow passage of the liquid discharge head of this embodiment.
본 실시예의 액체 토출 헤드에 있어서, 기포 발생을 위한 제2 액체 유동통로(16)가 액체 내에 기포를 발생시키기 위해 열 에너지를 공급하기 위한 발열 소자(2)가 마련된 소자 기판(1) 위에 배치되고, 그 위에 토출구(18)와 직접 연통하는 액체 토출용 제1 액체 유동 통로(14)가 형성된다.In the liquid discharge head of this embodiment, a second liquid flow passage 16 for generating bubbles is disposed on the element substrate 1 provided with a heat generating element 2 for supplying thermal energy to generate bubbles in the liquid. The first liquid flow passage 14 for discharging liquid is formed thereon, which is in direct communication with the discharge port 18.
제1 액체 유동 통로(l4)의 상류측은 다수의 제1 액체 유동 통로에 토출액을 공급하기 위해 제1 공통 액체실(15)과 유체 연통하고, 제2 액체 유동 통로(16)의 상류측은 다수의 제2 액체 유동 통로에 기포 발생액을 공급하기 위해 제2 공통 액체실(17)과 유체 연통한다.The upstream side of the first liquid flow passage l4 is in fluid communication with the first common liquid chamber 15 for supplying the discharge liquid to the plurality of first liquid flow passages, and the upstream side of the second liquid flow passage 16 has a plurality of upstream sides. Is in fluid communication with the second common liquid chamber 17 to supply the bubble generating liquid to the second liquid flow passage.
기포 발생액과 토출액이 동일 액체인 정우에는 공통 액체실의 수는 하나일 수 있다.In the case where the bubble generating liquid and the discharge liquid are the same liquid, the number of common liquid chambers may be one.
제1 및 제2 액체 유동 통로들 사이에는 제1 유동 통로와 제2 유동 통로가 분리되도록 금속과 같은 탄성 재료로 된 격벽(30)이 있다.Between the first and second liquid flow passages is a partition 30 made of an elastic material, such as a metal, to separate the first flow passage and the second flow passage.
발열 소자의 상향 돌출 공간 [제6도의 영역 A 및 B(기포 발생 영역(11))을 포함한 토출압 발생 영역] 내의 격벽의 일부는 공통 액체실(15, 17)측 상의 받침점(33) 및 토출구측(액체의 전체 유동에 대한 하류측) 상의 자유 단부를 구비하고, 슬릿(35)이 형성된 캔틸레버 형태의 가동 부재(31)이다. 이 가동부재(31)는 표면에 대면하므로, (도면의 화살포 방향으로) 기포 발생액의 기포발생시 제1 액체 유동 통로의 토출구측을 행해 개방되도록 작동된다. 제6도의 예에서도 발열 소자(2)로서의 발열 저항체부와 발열 저항체부에 전기 신호를 인가하기 위한 코일 전극(5)이 마련된 소자 기판(1) 위에 제2 액체 통로를 구성하기 위한 공간을 두고 격벽(30)이 배치된다.Part of the partition wall in the upwardly projecting space of the heat generating element (region A and B in FIG. 6 (discharge pressure generating region including bubble generating region 11)) is provided with a supporting point 33 and a discharge port on the common liquid chambers 15 and 17 side. It is a cantilever-shaped movable member 31 which has a free end on the side (downstream to the entire flow of liquid) and is formed with a slit 35. Since the movable member 31 faces the surface, the movable member 31 is operated so as to open through the discharge port side of the first liquid flow passage when the bubble generating liquid is bubbled (in the direction of the arrow in the drawing). In the example of FIG. 6, the partition wall is provided with a space for constituting the second liquid passage on the element substrate 1 provided with the heat generating resistor portion as the heat generating element 2 and the coil electrode 5 for applying an electric signal to the heat generating resistor portion. 30 is disposed.
가동 부재(31)의 받침점(33) 및 자유 단부(32)와 발열 소자간의 위치 관계는 상기 예와 동일하다.The positional relationship between the supporting point 33 and the free end 32 of the movable member 31 and the heat generating element is the same as in the above example.
상기 예에서는 액체 공급 통로(12)와 발열 소자(2)의 구조들간의 관계를 설명하였다. 제2 액체 유동 통로(16)와 발열 소자(2) 간의 관계는 본 실시예에서도 동일하다.In the above example, the relationship between the structures of the liquid supply passage 12 and the heat generating element 2 has been described. The relationship between the second liquid flow passage 16 and the heat generating element 2 is also the same in this embodiment.
제8도를 참조해서 본 실시예의 액체 토출 헤드의 작동을 설명한다.The operation of the liquid discharge head of this embodiment will be described with reference to FIG.
제1 액체 유동 통로(14)에서 사용된 토출액과 제2 액체 유동 통로(16)에서 사용된 기포 발생액은 동일한 수성 잉크였다.The discharge liquid used in the first liquid flow passage 14 and the bubble generating liquid used in the second liquid flow passage 16 were the same aqueous ink.
발열 소자(2)에 의해 발생된 열에 의해 제2 액체 유동 통로 내의 기포 발생 영역에서의 기포 발생액은 전술한 막 비등 현상에 의해 기포(40)를 발생시킨다.By the heat generated by the heat generating element 2, the bubble generating liquid in the bubble generating region in the second liquid flow passage generates bubbles 40 by the above-mentioned film boiling phenomenon.
본 실시예에서, 기포 발생압은 기포 발생 영역의 상류측을 제외한 세 방향으로는 방출되지 않으므로 기포 발생에 의해 생성된 압력은 토출압 발생부에서의 가동 부재(6)측 상에 집중적으로 전파되며, 그에 의해 가동 부재(6)는 기포가 성장함에 따라 제8(a)도에 표시한 위치로부터 제8(b)도에 표시한 제1 액체 유동 통로측을 향해 변위된다. 가동 부재의 작동에 의해 제1 액체 유동 통로(14)와 제2 액체 유동 통로(16)는 서로 넓게 액체 연통하며, 기포의 발생에 의해 생성된 압력은 주로 제1 액체 유동 통로의 토출구(방향 A)를 향해 전파된다. 압력의 전파와 가동 부재의 기계적 변위에 의해 액체는 토출구를 통해 토출된다.In this embodiment, the bubble generation pressure is not discharged in three directions except the upstream side of the bubble generation region, so that the pressure generated by bubble generation is concentrated on the movable member 6 side at the discharge pressure generation section. The movable member 6 is thereby displaced from the position shown in FIG. 8 (a) to the first liquid flow passage side shown in FIG. 8 (b) as the bubble grows. The first liquid flow passage 14 and the second liquid flow passage 16 are in wide liquid communication with each other by the operation of the movable member, and the pressure generated by the generation of bubbles is mainly the discharge port of the first liquid flow passage (direction A Propagates toward The liquid is discharged through the discharge port by the propagation of pressure and the mechanical displacement of the movable member.
그 다음, 기포의 수축에 의해, 가동 부재(31)는 제8(a)도에 표시한 위치로 복귀하며, 상응하여 토출액에 상당하는 액체량이 제1 액체 유동 통로(14)내의 상류로부터 공급된다. 본 실시예에서, 액체 공급의 방향은 전술한 실시예에서와 같이 가동 부재의 폐쇄 시와 동일 방향이며, 액체의 재충전은 가동부재에 의해 저해되지 않는다.Then, by the contraction of the bubbles, the movable member 31 returns to the position shown in FIG. 8 (a), and the liquid amount corresponding to the discharge liquid is supplied from the upstream in the first liquid flow passage 14. do. In this embodiment, the direction of the liquid supply is in the same direction as when the movable member is closed as in the above-described embodiment, and refilling of the liquid is not inhibited by the movable member.
본 실시예에서의 가동벽의 변위에 의한 기포 발생압의 전파에 대한 주요기능 및 효과와, 기포 성장의 방향과, 백웨이브의 방지 등은 제1 실시예와 동일하지만, 이하의 사항에서는 2 유동 통로 구조가 유리하다.The main functions and effects on the propagation of the bubble generation pressure due to the displacement of the movable wall in this embodiment, the direction of bubble growth, the prevention of the back wave, and the like are the same as those in the first embodiment. The passage structure is advantageous.
토출액과 기포 발생액은 분리될 수 있으며, 토출액은 기포 발생액 내에 생성된 압력에 의해 토출된다. 따라서, 기포 발생 및 이에 따른 토출력이 열인가에 의해 충분하지 않고 양호한 순서로 토출될 수 없었던 폴리에틸렌 글리콜 등과 같은 고점성 액체가 토출될 수 있다. 예를 들어 이 액체는 제1 액체 유통 통로 내로 공급되고, 기포 발생 순서가 양호한 액체가 기포 발생액으로서 제2 통로 내로 공급된다. 기포 발생액의 예는 아놀과 물(4:6)의 혼합액이 있으며, 그와 같이 함으로써 토출액이 적절하게 토출될 수 있다.The discharge liquid and the bubble generating liquid can be separated, and the discharge liquid is discharged by the pressure generated in the bubble generating liquid. Therefore, a highly viscous liquid such as polyethylene glycol or the like, in which bubble generation and thus the earth output are not sufficient and cannot be discharged in a good order by heat application, can be discharged. For example, this liquid is supplied into the first liquid circulation passage, and a liquid having a good bubble generation order is supplied into the second passage as the bubble generating liquid. An example of the bubble generating liquid is a mixed liquid of anol and water (4: 6), whereby the discharge liquid can be appropriately discharged.
부가적으로, 열 인가 시에도 발열 소자의 표면 상에 눌어 붙은것와 같은 부착물이 잔류하지 않는 액체를 기포 발생액으로 선택함으로써 기포 발생이 안정되어 적절한 토출을 보장한다. 지급까지의 실시예에서의 상술한 효과들은 본 실시예에서도 제공되며, 고점성 액체 둥이 고토출 효율 및 고토출압으로 토출될 수 있다.In addition, even when heat is applied, a bubble generation liquid is selected by selecting a liquid in which no deposit, such as pressed on the surface of the heat generating element, remains, thereby ensuring proper discharge. The above-described effects in the embodiment up to the provision are also provided in this embodiment, and can be discharged with a high viscosity liquid spout high discharge efficiency and high discharge pressure.
더욱이, 옅에 견딜 수 없는 액체가 토출 가능하다. 이 경우, 그러한 액체는 토출액으로서 제1 액체 유동 통로 내에 공급돠고, 열에 의해 특성이 쉽게 변하지 않고 기포 발생 순서가 양호한 액체가 제2 액체 통로 내에 공급되며, 그렇게 함으로써 열적 손상이 없이, 고토출 효율 및 고토출압으로 액체가 토출될 수 있다.Moreover, a liquid that can not withstand light can be discharged. In this case, such a liquid is supplied into the first liquid flow passage as a discharge liquid, and a liquid having a good bubble generation order is supplied into the second liquid passage without being easily changed in characteristics by heat, thereby high discharge efficiency without thermal damage. And liquid may be discharged at a high discharge pressure.
상기에서, 본 발명의 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 주요 부품 및 액체토출 방법에 대해 설명하였다.In the above, the main components and the liquid discharge method of the liquid discharge head according to the embodiment of the present invention has been described.
(액체 유동 경로 천장 구성)(Liquid flow path ceiling configuration)
제9도는 본 발명의 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 유동 통로의 길이 방향을 따른 단면도이다. 액체 유동 통로(14)[또는 제1도의 액체 유동 통로(10)]을 구성하는 홈이 격벽(30) 상의 홈 부재(50)에 형성된다. 본 실시예에서, 가동 부재의 자유 단부(32) 위치에 인접한 유동 통로 천장의 높이가 클수록 가동 부재의 작동각(6)을 더 크게 해준다. 가동 부재의 작동 범위는 액체 유동 통로의 구조와, 가동 부재의 내구성 및 기포 발생력 등을 고려해서 결정된다. 가동 부재는 토출구의 위치의 각도를 포함할만큼 충분히 넓은 각 범위에서 움직이는 것이 바람직하다.9 is a cross-sectional view along the longitudinal direction of the flow passage of the liquid discharge head according to an embodiment of the present invention. Grooves constituting the liquid flow passage 14 (or the liquid flow passage 10 in FIG. 1) are formed in the groove member 50 on the partition wall 30. In this embodiment, the higher the height of the flow passage ceiling adjacent the position of the free end 32 of the movable member, the larger the operating angle 6 of the movable member. The operating range of the movable member is determined in consideration of the structure of the liquid flow passage, the durability of the movable member, the bubble generating force, and the like. The movable member is preferably moved in an angular range wide enough to include the angle of the position of the discharge port.
이 도면에서 도시된 바와 같이, 가동 부재의 자유 단부의 변위 레벨은 토출구의 직경보다 높게 되며, 이에 따라 충분한 토출압이 전달된다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 가동 부재의 받침점(33) 위치에서 액체 유동 통로 천장의 높이는 가동 부재의 자유 단부(32) 위치에서의 액체 유동 통로 천장의 높이보다 낮아서, 가동 부재의 변위로 인한 압력파의 방출은 한층 효과적으로 방지될수 있다.As shown in this figure, the displacement level of the free end of the movable member is higher than the diameter of the discharge port, whereby a sufficient discharge pressure is transmitted. As shown in this figure, the height of the liquid flow passage ceiling at the position of the support point 33 of the movable member is lower than the height of the liquid flow passage ceiling at the free end 32 position of the movable member, so that the pressure due to displacement of the movable member is reduced. Emission of waves can be prevented more effectively.
(제2 액체 유동 통로와 가동 부재간의 위치 관계)(Positional relationship between the second liquid flow passage and the movable member)
제10도는 상술한 가동 부재(31)와 제2 액체 유동 통로(16) 간의 위치 관계를 도시하고 있는데, 제10(a)도는 상부에서 본 격벽(30)의 가동 부재(31) 위치를 도시한 도면이고, 제10(b)도는 격벽(30)이 없이 상부에서 본 제2 액체 유동 통로(16)를 도시한 도면이다. 제10(c)도는 서로 중첩되어 있는 가동 부재(31)와 제2 액체 유동 통로(16)간의 위치 관계의 개략도이다. 이들 도면에서, 각 도면의 저부는 토출구를 갖는 전방측이다.FIG. 10 shows the positional relationship between the movable member 31 and the second liquid flow passage 16 described above. FIG. 10 (a) shows the position of the movable member 31 of the partition wall 30 viewed from above. FIG. 10 (b) shows the second liquid flow passage 16 seen from above without the partition 30. As shown in FIG. 10 (c) is a schematic diagram of the positional relationship between the movable member 31 and the second liquid flow passage 16 overlapping each other. In these figures, the bottom of each figure is the front side with the discharge port.
본 실시예의 제2 액체 유동 통로(16)는 제2 액체 유동 통로(l6) 내의 기포의 발생 시에 상류측 쪽으로 발생되는 압력의 용이한 방출을 억제하는데 효과적인 액체실(기포 발생실)을 제공하도록 제2 공통 액체실로부터 발열 소자위치, 제1 액체 유동 통로를 따르는 가동 부재 위치를 통과하는 토출구까지의 액체의 전체 유동에 대한 발열 소자(2)의 상류측에 목부(19)를 가진다.The second liquid flow passage 16 of the present embodiment is adapted to provide a liquid chamber (bubble generating chamber) that is effective in suppressing easy release of pressure generated upstream upon the generation of bubbles in the second liquid flow passage 16. A neck 19 is provided upstream of the heat generating element 2 for the entire flow of liquid from the second common liquid chamber to the heat generating element position, the discharge port passing through the movable member position along the first liquid flow passage.
제10(c)도에 도시된 바와 같이, 가동 부재(31)의 측면은 제2 액체 유동통로를 구성하는 벽들의 각 부분들을 덮어서 가동 부재(31)가 제2 액체 유동통로(16) 내로 낙하되는 것이 방지된다. 그와 같이 함으로써, 상술한 토출액과 기포 발생액간의 분리가 한층 강화된다. 또한, 슬릿을 통한 기포의 방출을 억제할 수 있어서 토출압과 토출 효율이 한층 증가된다. 더욱이, 상술한 기포의 붕괴시 압력에 의한 상류측으로부터의 재충전 효과가 한층 강화될 수 있다.As shown in FIG. 10 (c), the side of the movable member 31 covers the respective portions of the walls constituting the second liquid flow passage so that the movable member 31 falls into the second liquid flow passage 16. Is prevented. By doing so, the separation between the above-mentioned discharge liquid and bubble generating liquid is further enhanced. In addition, the discharge of bubbles through the slit can be suppressed, so that the discharge pressure and the discharge efficiency are further increased. Moreover, the recharging effect from the upstream side by the pressure at the time of collapse of the above-described bubbles can be further enhanced.
제8(b)도 및 제9도에서, 제1 액체 유동 통로(14) 측으로의 가동 부재(6)의 변위에 의해 제2 액체 유동 통로(4)의 기포 발생 영역 내에서 발생된 기포의 일부분은 제1 액체 유동 통로(14) 측으로 확장된다. 그러한 기포의 확장을 허용하도록 제2 액체 통로의 높이를 선택함으로써, 토출력은 그러한 기포의 확장이 없는 경우와 비교해서 한층 향상된다.8 (b) and 9, a part of the bubbles generated in the bubble generating region of the second liquid flow passage 4 by the displacement of the movable member 6 toward the first liquid flow passage 14 side. Extends toward the first liquid flow passage 14. By selecting the height of the second liquid passageway to allow expansion of such bubbles, the earth output is further improved compared to the case without such expansion of bubbles.
(가동 부재 및 격벽)(Movable member and bulkhead)
제11도는 가동 부재(31)의 다른 실시예를 도시한 것으로, 참조 부호 35는 격벽에 형성된 슬릿을 나타내며, 이 슬릿은 가동 부재(31)를 제공하는 데 유효하다. 제11(a)도에서, 가동 부재는 직사각형 형상을 하고 있고, 제11(b)도에서는 가동 부재의 작동성을 손쉽게 하도록 받침점측이 좁게 되어 있고, 제11(c)도에서는 가동부재의 내구성을 향상시키기 위해 받침점측이 넓게 되어 있다. 제5(a)도에 도시한 바와 같이 받침점측을 좁게 하고 원호 형상으로 하는 것은 작동 용이성 및 내구성 모두를 만족시키므로 바람직하다. 그러나, 가동 부재의 형상은 상술한 예에만 한정되는 것은 아니며, 제2 액체 유동 통로측으로 들어가지 않고 내구성이 높으면서도 작동 용이성이 이루어진다면 다른 어떤 형상으로 할 수도 있다.11 shows another embodiment of the movable member 31, wherein reference numeral 35 denotes a slit formed in the partition wall, which is effective for providing the movable member 31. As shown in FIG. In FIG. 11 (a), the movable member has a rectangular shape. In FIG. 11 (b), the supporting point side is narrowed to facilitate the operability of the movable member. In FIG. 11 (c), the durability of the movable member is The support point side is wide to improve the quality. As shown in Fig. 5 (a), it is preferable to narrow the supporting point side and make the arc shape so as to satisfy both the ease of operation and durability. However, the shape of the movable member is not limited to the above-described example, and may be any other shape as long as it is durable and easy to operate without entering the second liquid flow passage side.
전술한 실시예에 있어서, 판 또는 박막, 가동 부재(3l) 및 이 가동 부재를 구비한 격벽(5)은 두께 5μm인 니켈로 만들어지지만, 본 실시예에서는 이에 제한되지 않고 기포 발생액 및 토출액에 대해 내용성(anti-solvent properties)을 가지고, 그 탄성이 가동 부재의 작동을 허용하기에 충분하고 또 필요한 미세 슬릿을 형성할 수 있는 것이라면 어떤 재료도 가능하다.In the above-described embodiment, the plate or thin film, the movable member 3l, and the partition wall 5 including the movable member are made of nickel having a thickness of 5 탆, but the present embodiment is not limited thereto, but the bubble generating liquid and the discharge liquid are not limited to this. Any material is possible as long as it has anti-solvent properties and its elasticity is sufficient to allow operation of the movable member and can form the necessary fine slits.
가동 부재의 재료의 적합한 예는 은, 니켈, 금, 철, 티탄, 알루미늄, 백금, 탄탈, 스텐레스강, 인청동 및 그 할급 등의 내구성 재료나, 아크릴로니트릴, 부타디엔, 스티렌 등의 니트릴 그룹을 갖는 수지 재료나, 폴리아미드 등의 아미드 그룹을 갖는 수지 재료나, 폴리카보네이트 등의 카복실을 갖는 수지 재료나, 폴리아세탈 등의 알데히드 그룹을 갖는 수지 재료나, 폴리설폰 등의 설폰 그룹을 갖는 수지 재료나, 액정 폴리머 및 그 화학적 화합물 등의 수지 재료나, 또는 금, 텅스텐, 탄탈, 니켈, 스텐레스강, 티탄 및 그 합금 등의 금속과 같은 잉크에 대한 내저항 재료나, 그리고 이러한 금속, 폴리아미드 등의 아미드 그룹을 갖는 수지 재료, 폴리아세탈 등의 알데히드 그룹을 갖는 수지 재료, 폴리에테르에테르케톤 등의 케톤 그룹을 갖는 수지 재료, 폴리이미드 등의 이미드 그룹을 갖는 수지 재료, 페놀 수지 등의 히드록실 그룹을 갖는 수지 재료, 폴리에틸렌 등의 에틸 그룹을 갖는 수지 재료, 폴리프로필렌 등의 알킬 그룹을 갖는 수지 재료, 에폭시 수지 재료 등의 에폭시 그룹을 갖는 수지 재료, 멜라민 수지 재료 등의 아미노 그룹을 갖는 수지 재료, 크실렌 수지 재료 등의 메티롤 그룹을 갖는 수지 재료 및 그 화할물, 이산화 실리콘 등의 세라믹 재료 또는 그 화합물 등의 금속, 수지 재료로 피복된 재료를 들 수있다.Suitable examples of the material of the movable member include durable materials such as silver, nickel, gold, iron, titanium, aluminum, platinum, tantalum, stainless steel, phosphor bronze, and allotments thereof, or nitrile groups such as acrylonitrile, butadiene and styrene. A resin material, a resin material having an amide group such as polyamide, a resin material having a carboxyl such as polycarbonate, a resin material having an aldehyde group such as polyacetal, a resin material having a sulfone group such as polysulfone, And resin materials such as liquid crystal polymers and chemical compounds thereof, or materials resistant to inks such as metals such as gold, tungsten, tantalum, nickel, stainless steel, titanium and alloys thereof, and such metals and polyamides. Resin material having an amide group, resin material having an aldehyde group such as polyacetal, resin material having a ketone group such as polyether ether ketone, poly Epoxy, such as resin materials having imide groups such as ethylene, resin materials having hydroxyl groups such as phenolic resins, resin materials having ethyl groups such as polyethylene, resin materials having alkyl groups such as polypropylene, and epoxy resin materials Resin materials having a group, resin materials having amino groups such as melamine resin materials, resin materials having methirol groups such as xylene resin materials, compounds thereof, ceramic materials such as silicon dioxide or metals such as compounds thereof, resin materials The material coated with is mentioned.
격벽 또는 분할벽의 적합한 예로서는 고내열성, 고내용성 및 고주조성을 갖는 수지 재료, 특히 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 멜라민 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리부타디엔, 폴리우레탄, 폴리에테르 에테르케톤, 폴리에테르 설폰, 폴리알릴레이트, 폴리이미드, 폴리설폰, 액정 폴리머(LCP), 또는 그 화학적 화합물, 또는 이산화 실리콘, 실리콘 질화물, 니켈, 금, 스텐레스강, 그 합금, 그 화학적 화합물, 또는 티탄이나 금으로 피복된 재료 등 최근의 엔지니어링 플라스틱 수지 재료들을 들 수 있다.Suitable examples of partition walls or partition walls include resin materials having high heat resistance, high resistance and high castability, in particular polyethylene, polypropylene, polyamide, polyethylene terephthalate, melamine resin, phenol resin, epoxy resin, polybutadiene, polyurethane, polyether Ether ketones, polyether sulfones, polyallylates, polyimides, polysulfones, liquid crystal polymers (LCPs), or chemical compounds thereof, or silicon dioxide, silicon nitride, nickel, gold, stainless steel, alloys thereof, chemical compounds thereof, or Recent engineering plastic resin materials such as titanium or gold-coated materials may be mentioned.
격벽의 두께는 벽으로서의 충분한 강도 및 가동 부재로서의 충분한 작동성의 관점에서 사용된 재료 및 형상에 따라 결정되며, 일반적으로는 약 0.5μm 내지 10μm가 적당하다.The thickness of the partition wall depends on the material and shape used in view of sufficient strength as the wall and sufficient operability as the movable member, and generally about 0.5 μm to 10 μm is suitable.
본 발명에서, 가동 부재는 양호한 두께로서 μm 차수의 두께를 가지며, cm 차수의 두께를 갖는 가동 부재는 통상적인 경우에 사용되지 않는다. μm 차수의 두께를 갖는 가동 부재에 슬릿을 형성하고 이 슬릿은 가동 부재의 두께 치수의 폭(W μm)을 가질 때 제조 시의 변형을 고려하는 것이 바람직하다.In the present invention, the movable member has a thickness of the order of μm as a good thickness, and a movable member having a thickness of the order of cm is not used in the usual case. It is preferable to take into account deformations during manufacture when slits are formed in the movable member having a thickness of the order of μm and the slits have the width (W μm) of the thickness dimension of the movable member.
사실상의 밀봉을 제공하는 슬릿은 바람직하게는 수 마이크론 폭을 갖기 때문에 액체 혼합 방지가 보장된다.The slit providing the practical seal is preferably several microns wide, thus ensuring liquid mixing prevention.
(소자 기판)(Element board)
이하에는 액체를 가열하기 위한 발열 소자가 제공된 소자 기판의 구조에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the structure of an element substrate provided with a heating element for heating a liquid will be described.
제12도는 본 발명의 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 종단면도이다. 제12(a)도는 (후술하는) 보호층을 가진 헤드를 도시하고, 제12(b)도는 보호층이 없는 헤드를 도시한다.12 is a longitudinal sectional view of the liquid discharge head according to the embodiment of the present invention. Figure 12 (a) shows a head with a protective layer (described below), and Figure 12 (b) shows a head without a protective layer.
소자 기판(1) 상에는, 홈 부재(50)가 장착되고, 이 부재(50)는 제2 액체 유동통로(16)와, 격벽(30), 제1 액체 유동 통로(14) 및 제1 액체 유동 통로를 구성하는 홈을 갖고 있다.On the element substrate 1, a groove member 50 is mounted, and the member 50 has a second liquid flow passage 16, a partition 30, a first liquid flow passage 14 and a first liquid flow. It has a groove constituting the passage.
소자 기판(1)은 제12도에 도시된 바와 같이 알루미늄 등의 (0.2 내지 1.0μm 두께의) 패턴화된 배선 전극과, 절연 및 열 축적을 위해 실리콘 산화물층이나 실리콘 질화물층(106) 상에 발열 소자를 구성하며 실리콘 등의 기판(107) 상에 배치되는 하프늅 보로이드(HfB2), 탄탈 질화물(TaN), 탄탈 알루미늄(TaAl) 등으로 된(0.01 내지 0.2μm 두께의) 패턴화된 전기 저항층(105)을 구비하고 있다. 전압은 두 개의 배선 전극(104)을 통해 저항층(105)에 인가되어 저항층을 통해 전류를 흐르게 하여 발열을 수행한다. 배선 전극 사이에는 두께 0.1 내지 2.0μm의 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등의 보호층이 저항층 상에 제공되며, 또,(0.1 내지 0.6μm 두께의) 탄탈 등의 캐비테이션 방지층이 잉크 등의 각종 액체로부터 저항층(105)을 보호하도록 형성된다.The device substrate 1 is formed on a patterned wiring electrode (0.2 to 1.0 μm thick) such as aluminum, as shown in FIG. 12, and on the silicon oxide layer or silicon nitride layer 106 for insulation and heat accumulation. Patterned (0.01-0.2 μm thick), such as hafnium boroid (HfB 2 ), tantalum nitride (TaN), tantalum aluminum (TaAl), etc., constituting a heating element and disposed on a substrate 107 such as silicon The electrical resistance layer 105 is provided. The voltage is applied to the resistive layer 105 through the two wiring electrodes 104 to flow a current through the resistive layer to generate heat. Between the wiring electrodes, a protective layer such as silicon oxide and silicon nitride having a thickness of 0.1 to 2.0 μm is provided on the resistive layer, and a cavitation prevention layer such as tantalum (0.1 to 0.6 μm thick) is resisted from various liquids such as ink. It is formed to protect layer 105.
기포 발생 및 붕괴시에 발생되는 압력 및 충격파는 비교적 취성이 있는 산화물 피막의 내구성을 열화시킬 정도로 강하다. 따라서, 탄탈(Ta)과 같은 금속 재료가 캐비테이션 방지층으로서 사용된다.Pressure and shock waves generated during bubble generation and collapse are strong enough to degrade the durability of the relatively brittle oxide film. Therefore, a metal material such as tantalum Ta is used as the cavitation prevention layer.
보호층은 액체, 액체 유동 통로 구조 및 저항 재료의 조합에 따라서는 생략할 수도 있다. 이런 예가 제12(b)도에 도시되어 있다. 보호층을 요하지 않는 저항층재료로는 이리듐-탄탈-알루미늅 합금 등을 포함한다. 이리하여, 전술한 실시예의 발열 소자의 구조는 저항층(발열부)만 포함할 수도 있고 또는 저항층을 보호하는 보호층까지 포함할 수도 있다.The protective layer may be omitted depending on the combination of liquid, liquid flow passage structure and resistive material. An example of this is shown in Figure 12 (b). The resistive layer material that does not require a protective layer includes an iridium-tantalum-alumina alloy or the like. Thus, the structure of the heat generating element of the above-described embodiment may include only a resistive layer (heat generating unit) or may even include a protective layer protecting the resistive layer.
본 실시예에서, 발열 소자는 전기 신호에 응답하여 발열하는 저항층을 갖는 발열부를 갖고 있다. 발열 소자는 이에 제한적인 것은 아니며, 토출액을 토출하기에 충분한 기포가 기포 발생액에서 발생된다면 충분하다. 예를 들어, 발열부는 레이저 등의 광을 수신할 때 열을 발생하는 광열 변환체나 고주파 수신 시에 발열하는 형태의 것으로 할 수도 있다.In this embodiment, the heat generating element has a heat generating portion having a resistive layer which generates heat in response to an electric signal. The heat generating element is not limited thereto, and sufficient bubbles are enough to be generated in the bubble generating liquid to discharge the discharge liquid. For example, the heat generating unit may be a type of a photothermal converter that generates heat when receiving light such as a laser or the like, which generates heat when receiving high frequency.
소자 기판(1) 상에는 저항층에 전기 신호를 인가하기 위한 배선 전극(104)에 의해 구성된 전기 열 변환체 및 발열 소자를 구성하는 저항층(105) 이외에, 전기열 변환체 소자를 선택적으로 구동하기 위한 트랜지스터, 다이오드, 랫치, 시프트 레지스터와 같은 기능 소자를 일체로 내장시킬 수도 있다.To selectively drive the electrothermal transducer elements on the element substrate 1 in addition to the electrothermal transducers constituted by the wiring electrodes 104 for applying electrical signals to the resistive layers and the resistive layer 105 constituting the heat generating elements. It is also possible to integrally integrate functional elements such as transistors, diodes, latches, and shift registers.
상술한 소자 기판(1)의 발열부를 구동함으로써 액체를 토출하기 위해, 저항층(105)은 제24도에 도시한 직사각형 펄스를 구동 선택 수단(150)으로부터 배선 전극(104)을 통해 인가하여 배선 전극 사이의 저항층(105) 내의 순간적 발열을 일으킨다. 전술한 실시예의 헤드의 경우에, 인가된 에너지는 24V의 전압, 7μsec의 펄스, 150mA의 전류 및 6kHz의 주파수를 가지고 발열 소자를 구동하여, 액체 잉크가 상술한 공정을 거쳐서 토출구를 통해 토출된다. 그러나, 구동 신호 상태는 이에 제한되지 않으며, 기포 발생액이 적절하게 기포를 발생시킬 수 있는 한 어떠한 상태이어도 된다.In order to discharge the liquid by driving the heat generating portion of the element substrate 1 described above, the resistive layer 105 applies the rectangular pulse shown in FIG. 24 through the wiring electrode 104 from the drive selection means 150 to the wiring. It generates instantaneous heat generation in the resistance layer 105 between the electrodes. In the case of the head of the embodiment described above, the applied energy drives the heating element with a voltage of 24 V, a pulse of 7 μsec, a current of 150 mA and a frequency of 6 kHz, so that the liquid ink is discharged through the discharge port through the above-described process. However, the driving signal state is not limited to this, and may be any state as long as the bubble generating liquid can generate bubbles appropriately.
(2 유동 통로 구조를 갖는 헤드 구조)(Head structure having two flow passage structures)
이하에는 제1 및 제2 공통 액체실 내에 서로 다른 액체가 분리되어 수용되고 부품 갯수를 줄일 수 있어서 제조 비용이 지감될 수 있는 액체 토출 헤드의 구조에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the structure of the liquid discharge head in which different liquids are separated and accommodated in the first and second common liquid chambers and the number of parts can be reduced can be reduced.
제14도는 액체 토출 헤드의 개략도이다. 전술한 실시예에서와 동일한 부호는 대응하는 기능을 갖는 소자에 대해 부여한 것이며, 그 상세한 설명은 설명을 간단히 하기 위해 생략하였다.14 is a schematic view of a liquid discharge head. The same reference numerals as in the above embodiment are given to the elements having the corresponding functions, and the detailed description thereof is omitted for simplicity.
본 실시예에서, 홈 부재(50)는 토출구(18)와, 다수의 제1 액체 유동 통로(14)를 구성하는 다수의 홈과, 다수의 액체 유동 통로(14)에 액체(토출액)를 공급하기 위한 제1 공통 액체실(15)을 구성하는 요홈을 갖는 오리피스 판(51)을 갖고 있다. 격벽(30)은 제1 액체 유동 통로(14)를 형성하는 홈 부재(50)의 저부에 장착되어 있다. 이런 홈 부재(50)는 상부 위치로부터 제1 공통 액체실(15) 까지 연장되는 제1액체 공급 통로(20)를 갖고 있다. 홈 부재(50)는 또 상부 위치로부터 격벽(30)을 통해 제2 공통 액체실(17) 까지 연장되는 제2 액체 공급 통로(21)를 구비하고 있다.In the present embodiment, the groove member 50 includes a discharge port 18, a plurality of grooves constituting the plurality of first liquid flow passages 14, and a liquid (ejection liquid) in the plurality of liquid flow passages 14. It has the orifice plate 51 which has the recessed part which comprises the 1st common liquid chamber 15 for supplying. The partition 30 is mounted to the bottom of the groove member 50 forming the first liquid flow passage 14. This groove member 50 has a first liquid supply passage 20 extending from the upper position to the first common liquid chamber 15. The groove member 50 also has a second liquid supply passage 21 extending from the upper position through the partition 30 to the second common liquid chamber 17.
제14도에 화살표 C로 도시한 바와 같이, 제1 액체(토출액)는 제1 공통 액체실(15) 및 제1 액체 공급 통로(20)를 통해 제1 액체 유동 통로(14)로 공급되고, 제2액체(기포 발생액)는 제25도에 화살표 D로 표시한 바와 같이 제2 액체 공급 통로(21)와 제2 공통 액체실(17)을 통하여 제2 액체 유동 통로(16)에 공급된다.As shown by arrow C in FIG. 14, the first liquid (ejectant) is supplied to the first liquid flow passage 14 through the first common liquid chamber 15 and the first liquid supply passage 20 and The second liquid (bubble generating liquid) is supplied to the second liquid flow passage 16 through the second liquid supply passage 21 and the second common liquid chamber 17 as indicated by arrow D in FIG. .
이 예에서, 제2 액체 공급 통로(21)는 제1 액체 공급 통로(20)와 평행 연장되지만, 이 예로 한정되는 것은 아니며, 제1 공통 액체실(15) 외측의 격벽(30)을 통해 제2 공통 액체실(17)에 액체가 공급되는 것이라면 어떤 것이라도 좋다.In this example, the second liquid supply passage 21 extends in parallel with the first liquid supply passage 20, but is not limited to this example, and the second liquid supply passage 21 may be formed through the partition 30 outside the first common liquid chamber 15. Any liquid may be used as long as liquid is supplied to the common liquid chamber 17.
제2 액체 공급 통로(21)의 직경은 제2 액체의 공급량을 고려하여 결정된다. 제2 액체 공급 통로(21)의 형상은 원형 또는 등근 형상으로 제한되는 것은 아니며, 직사각형 등도 가능하다.The diameter of the second liquid supply passage 21 is determined in consideration of the supply amount of the second liquid. The shape of the second liquid supply passage 21 is not limited to a circular or equilateral shape, but may be rectangular or the like.
제2 공통 액체실(17)은 격벽(30)에 의해 흠 부재를 분할함으로써 형성된다. 이 성형 방법에 대해서, 제15도에 분해 사시도로서 도시한 바와 같이, 공통 액체실 프레임과 제2 액체 통로벽은 건식 박막과, 격벽이 고정된 홈 부재(50)와 소자 기판(1)의 조합체는 접착되어 제2 공통 액체실(17)과 제2 액체 유동 통로(16)를 형성한다.The second common liquid chamber 17 is formed by dividing the flaw member by the partition wall 30. As for this molding method, as shown in an exploded perspective view in FIG. 15, the common liquid chamber frame and the second liquid passage wall are a combination of a dry thin film, a groove member 50 on which a partition wall is fixed, and an element substrate 1. Are bonded to form a second common liquid chamber 17 and a second liquid flow passage 16.
본 실시예에서, 소자 기판(1)은 막 비등을 통해 기포 발생액으로부터 기포 발생을 위한 발열용 발열 소자로서 다수의 전열 변환체 소자를 가진 알루미늄 등의 금속으로 된 지지 부재(70)를 제공함으로써 구성된다.In this embodiment, the element substrate 1 is constituted by providing a support member 70 made of metal such as aluminum having a plurality of electrothermal transducer elements as a heat generating element for generating bubbles from the bubble generating liquid through film boiling. do.
소자 기판(1) 위에는 제2 액체 통로벽에 의해 형성된 액체 유동 통로(16)를 구성하는 다수의 홈과, 기포 발생액 통로에 기포 발생액을 공급하기 위한 다수의 기포 발생액 유동 통로와 유체 연통하는 제2 공통 액체실(공통 기포 발생액실)(17)을 구성하는 요홈과, 가동벽(31)을 갖는 격벽 또는 분할벽(30)이 배치된다.On the element substrate 1, a plurality of grooves constituting the liquid flow passage 16 formed by the second liquid passage wall, and a second in fluid communication with the plurality of bubble generating liquid flow passages for supplying the bubble generating liquid to the bubble generating liquid passage. Grooves constituting the common liquid chamber (common bubble generating liquid chamber) 17 and partition walls or partition walls 30 having movable walls 31 are disposed.
참조 부호 50으로 표시한 것은 홈 부재이다. 홈 부재에는 격벽(30)이 부착되는 토출액 유동 통로(제1 액체 유동 통로)(14)를 구성하는 홈과, 토출액 유동 통로에 토출액을 공급하는 제1 공통 액체실(공통 토출액실)(15)을 구성하는 요홈과, 제1 공통 액체실에 토출액을 공급하는 제1 공급 통로(토출액 공급 통로)(20) 및 제2 공급 통로(기포 발생액 공급 통로)(21)에 기포 발생액을 공급하는 제2 공급 통로(기포 발생액 공급 통로)(21)가 제공된다. 제2 공급 통로(21)는 제1 공통 액체실(15)의 외부에 배치된 격벽(30)을 관통하여 제2 공통 액체실(17)과 유체 연통하는 유체 연통 통로에 연결되어 있다. 유체 연통 통로를 제공함으로써, 기포 발생액은 토출액과의 혼합 없이 제2 공통 액체실(l5)에 공급될 수 있다.Reference numeral 50 denotes a groove member. The groove member includes a groove forming the discharge liquid flow passage (first liquid flow passage) 14 to which the partition wall 30 is attached, and a first common liquid chamber (common discharge liquid chamber) for supplying the discharge liquid to the discharge liquid flow passage. Bubbles in the grooves constituting the (15) and the first supply passage (ejection liquid supply passage) 20 and the second supply passage (bubble liquid supply passage) 21 for supplying the discharge liquid to the first common liquid chamber. A second supply passage (bubble generating liquid supply passage) 21 for supplying the developing liquid is provided. The second supply passage 21 is connected to a fluid communication passage that is in fluid communication with the second common liquid chamber 17 through the partition wall 30 disposed outside the first common liquid chamber 15. By providing the fluid communication passage, the bubble generating liquid can be supplied to the second common liquid chamber l5 without mixing with the discharge liquid.
소자 기판(1), 격벽(30), 홈형 상판(50)의 위치 관계는 가동 부재(31)가 소자기판(1) 상의 발열 소자에 대응하여 배치되도록 되어 있으며, 토출액 유동 통로(14)는 가동 부재(31)에 대응하여 배치된다. 본 실시예에서, 홈 부재에는 제2 공급 통로가 하나만 제공되지만, 공급량에 따라서는 다수가 배치할 수도 있다. 토출액 공급 통로(20)와 기포 발생액 공급 통로(21)의 유동 통로의 단면적은 공급량에 비례하여 결정된다. 유동 통로의 단면적을 최적화함으로써, 홈 부재(50) 등을 구성하는 부품을 소형화할 수 있다.The positional relationship between the element substrate 1, the partition wall 30, and the grooved upper plate 50 is such that the movable member 31 is disposed corresponding to the heat generating element on the element substrate 1, and the discharge liquid flow passage 14 is It is disposed corresponding to the movable member 31. In the present embodiment, only one second supply passage is provided in the groove member, but a plurality may be arranged depending on the supply amount. The cross-sectional area of the flow passage of the discharge liquid supply passage 20 and the bubble generating liquid supply passage 21 is determined in proportion to the supply amount. By optimizing the cross-sectional area of the flow passage, the components constituting the groove member 50 and the like can be miniaturized.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 제2 액체 유동 통로에 제2 액체를 공급하는 제2 공급 통로와 제1 액체 유동 통로에 제1 액체를 공급하는 제1 공급 통로는 단일 홈형 상판에 의해 제공되어 부품 갯수를 감축하고 나아가서 제조 단계를 감축하고 제조 비용의 감축도 달성할 수 있다.As described above, according to this embodiment, the second supply passage for supplying the second liquid to the second liquid flow passage and the first supply passage for supplying the first liquid to the first liquid flow passage are formed by a single groove top plate. To reduce component counts and further reduce manufacturing steps and reduce manufacturing costs.
게다가, 제2 액체 유동 통로와 유체 연통하는 제2 공통 액체실에 제2 액체를 공급하는 것은 제1 액체와 제2 액체를 분리하기 위한 격벽을 관통하는 제2 액체 유동 통로를 통해 실행되므로, 격벽과 홈 부재와 발열 소자 기판의 접착에는 단일접착 단계만으로도 충분하게 되어 제조가 용이하고 접착 정밀도가 향상된다.In addition, the supply of the second liquid to the second common liquid chamber in fluid communication with the second liquid flow passage is performed through the second liquid flow passage passing through the partition wall for separating the first liquid and the second liquid, so that the partition wall The single bonding step is sufficient for the bonding between the groove member and the heating element substrate, thereby facilitating manufacture and improving the adhesion accuracy.
제2 액체는 격벽을 관통하는 제2 액체 공통 액체실에 공급되기 때문에, 제2 액체를 제2 액체 유동 통로에 공급하는 것이 보장되게 되어 공급량은 충분하게 되며 안정된 토출이 달성된다.Since the second liquid is supplied to the second liquid common liquid chamber penetrating the partition wall, it is ensured that the second liquid is supplied to the second liquid flow passage so that the supply amount is sufficient and stable discharge is achieved.
(토출액 및 기포 발생액)(Discharge amount and bubble generation amount)
전술한 실시예에서와 같이, 본 발명에 따르면 상술한 가동 부재를 갖는 구조로 인해 종래의 액체 토출 헤드 보다 높은 토출력 또는 토출 효율로 액체를 배출시킬 수 있다. 기포 발생액과 토출액용으로 동일한 액체를 사용하게 되면 액체가 열화되지 않게 되고, 가열로 인한 발열 소자 상의 부착물을 저감할 수 있다. 따라서, 가역 상태 변화는 가스화 및 응축을 반복함으로써 성취된다. 그래서, 액체가 액체 유동 통로, 가동 부재 또는 격벽 등을 열화시키는 것이 아니라면 각종 액체가 사용될 수 있다.As in the embodiment described above, according to the present invention, the structure having the movable member enables the liquid to be discharged at a higher output or discharge efficiency than the conventional liquid discharge head. When the same liquid is used for the bubble generating liquid and the discharge liquid, the liquid does not deteriorate, and deposits on the heat generating element due to heating can be reduced. Thus, a reversible state change is achieved by repeating gasification and condensation. Thus, various liquids can be used as long as the liquid does not degrade the liquid flow passage, the movable member, the partition wall, or the like.
이들 액체 중에서, 종래의 버블 제트 장치에서 사용된 성분을 갖는 것을 기록액체로서 사용할 수도 있다.Among these liquids, those having components used in the conventional bubble jet apparatus may be used as the recording liquid.
다른 토출액 및 기포 발생액과 함께 본 발명의 2 유동 통로 구조를 사용할때, 상술한 성질을 가진 기포 발생액이 사용된다. 보다 상세히 설명하면, 그 예는 메타놀, 에타놀, n-프로필 알콜, 이소프로필 알콜, n-헥산, n-헵탄, n-옥탄, 톨루엔, 크실렌, 메틸렌 디클로라이드, 트리클로로에틸렌, 프레온 TF, 프레온 BF, 에틸에테르, 다이옥산, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 물과 그 혼합물이다.When using the two-flow passage structure of the present invention together with other discharge liquids and bubble generating liquids, bubble generating liquids having the above-described properties are used. More specifically, examples include methanol, ethanol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-hexane, n-heptane, n-octane, toluene, xylene, methylene dichloride, trichloroethylene, freon TF, freon BF , Ethyl ether, dioxane, methyl acetate, ethyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone, water and mixtures thereof.
토출액으로서, 기포 발생 성질이나 열적 성질의 정도에 주의를 기울이지 않고도 각종 액체를 사용할 수 있다. 기포 발생성이 낮고 및/또는 열로 인한 성질 변화가 용이하기 때문에, 종래에는 사용되지 않던 액체도 사용할 수 있다.As the discharge liquid, various liquids can be used without paying attention to the degree of bubble generation and thermal properties. Since the bubble generation property is low and / or the property change by heat is easy, the liquid which was not used conventionally can also be used.
그러나, 토출액은 스스로 또는 기포 발생액과의 반응에 의해 토출, 기포 발생 혹은 가동 부재의 작동 등을 방해하지 않게 하는 것이 좋다.However, it is preferable that the discharge liquid does not interfere with discharge, bubble generation, or operation of the movable member by itself or by reaction with the bubble generating liquid.
기록 토출액으로서, 고점도 잉크 등을 사용할 수 있다. 다른 토출액으로서, 열에 의해 열화되기 쉬운 성질을 가진 약품 및 향수 등을 사용할 수 있다.As the recording discharge liquid, high viscosity ink or the like can be used. As another discharge liquid, a chemical, a perfume, etc. which have a property which is easy to deteriorate by heat can be used.
(액체 토출 헤드의 제조 방법)(Method for Manufacturing Liquid Discharge Head)
본 발명에 따른 액체 토출 방법의 제조 단계에 대해 설명한다.The manufacturing steps of the liquid discharge method according to the present invention will be described.
제1도에 도시된 액체 토출 헤드의 경우에, 가동 부재를 장착하는 받침대(34) 가 소자 기판(l) 상에 형성되어 패턴화되며, 가등 부재(31)는 받침대(34) 상에서 접착 또는 용착된다. 그 다음, 액체 유동 통로(10)를 구성하는 다수의 홈을 구비한 홈 부재, 토출구(18), 및 공통 액체실(13)을 구성하는 요홈이 홈 및 가동 부재가 서로 정렬된 소자 기판(1)에 장착된다.In the case of the liquid discharge head shown in FIG. 1, a pedestal 34 for mounting the movable member is formed and patterned on the element substrate 1, and the light member 31 is adhered or welded on the pedestal 34. do. Next, the element substrate 1 in which the groove member having a plurality of grooves constituting the liquid flow passage 10, the discharge holes 18, and the grooves constituting the common liquid chamber 13 are aligned with each other in the grooves and the movable members. ) Is mounted.
제6도 및 제15도에 도시된 바와 같이 2 유동 통로 구조를 구비한 액체 토출헤드의 제조 단계에 대해 설명한다.The manufacturing steps of the liquid discharge head having the two flow passage structures as shown in Figs. 6 and 15 will be described.
일반적으로, 제2 액체 유동 통로(16)용 벽이 소자 기한 상에 형성되며, 그 위에 격벽(30)이 설치된 다음, 제1 액체 유동 통로(l4)를 구성하는 홈을 갖는 홈 부재(50)가 그 위에 더 설치된다. 또는, 제2 액체 유동 통로(16)용 벽이 형성되고, 그 위에 격벽(30)을 구비한 홈 부재(50)가 설치된다.In general, a wall for the second liquid flow passage 16 is formed on the element deadline, and the partition 30 is installed thereon, and then the groove member 50 having a groove forming the first liquid flow passage l4. Is installed further on it. Alternatively, a wall for the second liquid flow passage 16 is formed, and the groove member 50 having the partition wall 30 is provided thereon.
제2 액체 유동 통로의 제조 방법에 대해 설명한다.The manufacturing method of a 2nd liquid flow path is demonstrated.
제16(a)도 내지 제16(e)도는 본 발명의 제1 제조 방법에 따른 액체 토출 헤드의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적 단면도이다.16 (a) to 16 (e) are schematic cross-sectional views for explaining the manufacturing method of the liquid discharge head according to the first manufacturing method of the present invention.
본 실시예에서, 제16(a)도에 도시된 바와 같이, 붕소화 하프늄, 질화 탄탈늅등의 발열 소자(2)를 구비한 전열 변환용 소자들이 반도체 제조 방법에서와 같은 제조 장치를 이용해서 소자 기판(실리콘 웨이퍼)(1) 상에 형성된 후에, 소자 기판(1)의 표면은 그 다음 단계에서의 감광 수지 재료와의 접착성 또는 접촉도를 개선시킬 목적으로 청소된다. 접착성 또는 접촉도를 한층 향상시키기 위해서 소자 기판의 표면은 자외선 오존 등으로 처리된다. 그 다음, 예를 들어 에틸 알코올에 의해 1 중량%로 희석된 실란 결할제를 포함하는 액체[니뽄 우니카(Nippon Unica)로부터 입수할 수 있는 A189]가 스핀 피복에 의해 개선된 표면 상에 도포된다.In this embodiment, as shown in FIG. 16 (a), elements for electrothermal conversion including the heat generating elements 2 such as hafnium boron and tantalum nitride are manufactured using the same manufacturing apparatus as in the semiconductor manufacturing method. After being formed on the element substrate (silicon wafer) 1, the surface of the element substrate 1 is cleaned for the purpose of improving the adhesion or contact with the photosensitive resin material in the next step. In order to further improve the adhesiveness or contact, the surface of the element substrate is treated with ultraviolet ozone or the like. Next, a liquid (A189 available from Nippon Unica), which contains, for example, a silane-binding agent diluted to 1% by weight with ethyl alcohol, is applied on the surface improved by spin coating. .
이어서, 표면이 청소되고, 제16(b)도에 도시된 바와 같이, 자외선 감광 수지박막(DF)[도꾜 오카 고교 코., 엘티디.(Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.)로부터 입수할수 있는 건식 박막 오딜 SY-318]이 개선된 표면을 갖는 기판(1) 상에 적층된다.Subsequently, the surface is cleaned, and as shown in FIG. 16 (b), which can be obtained from ultraviolet photosensitive resin thin film (DF) (Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.). Dry thin film Odyll SY-318 is deposited on the substrate 1 with the improved surface.
그 다음, 제16(c)도에 도시된 바와 같이, 광 마스크(PN1)가 건식 박막(DF) 상에 설치되고, 제2 유동 통로벽으로서 잔류하여야 하는 건식 박막(DF)의 부분들은 광 마스크(PM)를 통해 자외선으로 조사된다. 노출 공정은 캐논 가부시끼가이샤로부터 입수 가능한 MPA-600을 이용해서 수행되었으며, 노출량은 약 600mJ/㎠이다.Then, as shown in FIG. 16 (c), the photo mask PN1 is installed on the dry thin film DF, and portions of the dry thin film DF which should remain as the second flow passage wall are the photo mask. (PM) is irradiated with ultraviolet light. The exposure process was carried out using MPA-600 available from Canon Corporation, and the exposure amount was about 600 mJ / cm 2.
그 다음, 제16(d)도에 도시된 바화 같이, 건식 박막(DF)은 노출 및 정화부들을 제2 액체 유동 통로(16)용 벽으로서 남겨둔 상태로 크실렌과 뷰틸 셀로솔브 아세테이트의 혼합액[도꾜 오카 고교 코., 엘티디.로부터 입수할 수 있는 BMRC-3]인 현상액에 의해 현상되었다. 더욱이, 소자 기판(1)의 표면 상에 잔류한 잔류물은 약 90초동안 산소 플라즈마 회분화(ashing) 장치[알칸 테크 코., 인크.(Alcan-Tech Co., Ltd)로부터 입수할 수 있는 MAS-800]에 의해 제거되고, 노출부들을 완전히 경화시키기 위해 100 mJ/㎠의 조사량으로 150℃에서 2시간동안 자외선에 노출된다.Then, as shown in Fig. 16 (d), the dry thin film DF is a mixture of xylene and butyl cellosolve acetate with the exposed and purged portions as walls for the second liquid flow passage 16 [Fig. It was developed by BMRC-3] developer available from Oka Kogyo Co., Ltd .. Moreover, the residue remaining on the surface of the element substrate 1 can be obtained from an oxygen plasma ashing apparatus (Alcan-Tech Co., Ltd.) for about 90 seconds. MAS-800] and exposed to ultraviolet light at 150 ° C. for 2 hours at a dose of 100 mJ / cm 2 to fully cure the exposed parts.
이러한 방법에 의해, 제2 액체 유동 통로가 실리콘 기한으로부터 절단된 다수의 가열기 보드(소자 기판) 상에 고정밀도로 형성될 수 있다. 실리콘 기판은 0.05mm의 두께의 다이아몬드 블레이드를 갖는 다이싱(dicing) 기계[도꾜 세이미쯔(Tokyo Seimitsu)로부터 입수할 수 있는 AWD-4000]에 의해 각각의 가열기 보드(1)로 절단된다. 분리된 가열기 보드(1)는 접착재[도라이(Toray)로부터 입수할 수 있는 SE440]에 의해 알루미늄 기저판(70) 상에 고정된다. 그 다음, 미리 알루미늅 기저판(70)에 연결된 인쇄 기판(71)이 0.05mm의 직경을 갖는 (도시하지 않은) 알루미늄 전선에 의해 가열기 보드(1)와 연결된다.By this method, a second liquid flow passage can be formed with high precision on a plurality of heater boards (element substrates) cut out of the silicon due date. The silicon substrate is cut into each heater board 1 by a dicing machine (AWD-4000 available from Tokyo Seimitsu) having a diamond blade of 0.05 mm thickness. The separated heater board 1 is fixed on the aluminum base plate 70 by an adhesive (SE440 available from Toray). Then, the printed board 71 connected to the aluminum base plate 70 in advance is connected with the heater board 1 by an aluminum wire (not shown) having a diameter of 0.05 mm.
제16(e)도에 도시된 바와 같이, 홈 부재(50)와 격벽(30)의 접합 부재가 가열기 보드(1)에 위치되어 연결되었다. 보다 상세하게는, 격벽(30)을 갖는 홈 부재와 가열기 보드(1)가 위치되고, 제한 스프링에 의해 맞물려서 고정된다. 그후, 잉크및 기포 발생액 공급 부재(80)가 잉크 상에 고정된다. 그 다음, 알루미늅 전선, 홈 부재(50), 가열기 보드(l) 및 잉크 및 기포 발생액 공급 부재(80)간의 간극이 실리콘 밀봉제[도시바 실리콘(Toshiba silicone)으로부터 입수할 수 있는 TSE399]에 의해 밀봉된다.As shown in FIG. 16 (e), the joining member of the groove member 50 and the partition wall 30 is located and connected to the heater board 1. In more detail, the groove member and the heater board 1 which have the partition 30 are located, and are engaged and fixed by the restriction spring. Thereafter, the ink and the bubble generating liquid supply member 80 are fixed on the ink. Then, the gap between the aluminium wire, the groove member 50, the heater board 1, and the ink and the bubble generating liquid supply member 80 is made by a silicone sealant (TSE399 available from Toshiba silicone). Is sealed.
이 제조 방법을 통해 제2 액체 유동 통로를 형성함으로써 가열기 보드의 가열기에 대한 위치 편차가 없는 정확한 유동 통로들이 제공될 수 있다. 그 전 단계에서 홈 부재(50)와 격벽(30)을 결합함으로써 제1 액체 유동 통로(14)와 가동 부재(31) 간의 위치 정밀성이 향상된다.This manufacturing method allows the formation of a second liquid flow passage so that accurate flow passages without positional deviation with respect to the heater of the heater board can be provided. By joining the groove member 50 and the partition wall 30 in the previous step, the positional accuracy between the first liquid flow passage 14 and the movable member 31 is improved.
고정밀 제조 기술에 의해 토출 안정성이 달성되고 인쇄 품질이 향상된다. 이들은 모두 웨이퍼 상에서 형성되기 때문에 염가로 대량 생산이 가능하다.High-precision manufacturing techniques achieve ejection stability and improve print quality. All of them are formed on a wafer, which enables mass production at low cost.
본 실시예에서, 제2 액체 유동 통로를 형성하기 위해 자외선 경화형 건식 박막이 사용된다. 그러나, 특히 (자외선 범위 외측의) 248nm에 인접한 흡수대를 갖는 수지 재료가 적층될 수 있다. 이 재료는 경화되고 제2 액체 유동 통로가 될 부분들은 엑시머(eximer) 레이져에 의해 직접 제거된다.In this embodiment, an ultraviolet curable dry thin film is used to form the second liquid flow passage. However, in particular, a resin material having an absorption band adjacent to 248 nm (outside the ultraviolet range) may be laminated. This material is cured and the parts to be the second liquid flow path are removed directly by an excimer laser.
제l7(a)도 내지 제17(d)도는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적 단면도이다.17 (a) to 17 (d) are schematic cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a liquid discharge head according to a second embodiment of the present invention.
본 실시에서, 제17(a)도에 도시된 바와 같이 15μm의 두께를 갖는 방식막(101)이 SUS 기판(100) 상에서 제2 액체 유동 통로의 형태로 패턴화된다.In this embodiment, as shown in FIG. 17 (a), an anticorrosive film 101 having a thickness of 15 μm is patterned on the SUS substrate 100 in the form of a second liquid flow passage.
그 다음, 제17(b)도에 도시된 바와 같이 SUS 기판(20)은 전기 도금에 의해 SUS 기판(20) 상에서 15μm 두께의 니켈층(102)으로 피복된다. 니켈 아미도설페이트 니켈, 응력 감소재[월드 메탈 인크.(World Metal Inc.)로부터 입수할 수 있는 제로 오루(zero ohru), 붕소산, 피트 방지재[월드 메탈 인크.로부터 입수할 수 있는 NP-APS] 및 염화 니켈을 포함하는 도급 용액이 사용되었다. 전기 증착시의 전기장에 대해서는, 전극이 양극측 상에 연결되고 이미 패턴화된 SUS 기판(100)이 음극에 연결되며, 도금 용액의 온도는 50℃이고, 현재 온도는 5A/㎠ 이다.Then, as shown in FIG. 17 (b), the SUS substrate 20 is covered with a 15 μm-thick nickel layer 102 on the SUS substrate 20 by electroplating. Nickel amidosulfate nickel, zero-ohru available from stress reducing materials [World Metal Inc.], boric acid, NP- available from pitting prevention materials [world metal inks. APS] and a coating solution containing nickel chloride were used. As for the electric field during the electro deposition, the electrode is connected on the anode side and the already patterned SUS substrate 100 is connected to the cathode, the temperature of the plating solution is 50 ° C, and the current temperature is 5A / cm 2.
그 다음, 제17(c)도에 도시된 바와 같이, 도금 처리를 겪은 SUS 기판(100))은 SUS 기판(100)으로부터 니켈층(102) 부분들을 제거하기 위해 초음파 진동을 겪어서 제2 액체 유동 통로를 제공한다.Then, as shown in FIG. 17 (c), the SUS substrate 100 subjected to the plating treatment is subjected to ultrasonic vibration to remove the nickel layer 102 portions from the SUS substrate 100 so that the second liquid flows. Provide passage.
한편, 전열 변환용 소자들을 갖는 가열기 보드가 반도체 제조법에서 사용되는 제조 장치에 의해 실리콘 웨이퍼 상에 형성된다. 이 웨이퍼는 전술한 실시예와 마찬가지로 다이싱 기계에 의해 가열기 보드들로 절단된다. 가열기 보드(1)는 이미 인쇄 기판(104)이 그에 장착된 알루미늄 기저판(70)에 의해 장착되고, 인쇄 기판(7) 및 (도시하지 않은) 알루미늄 전선이 연결되어 전기 배선을 형성한다. 그러한 가열기 보드(1) 상에는 상기 공정을 통해 제공된 제2 액체 유동 통로가 제(7d)도에 도시된 바와 같이 고정된다. 이러한 고정은 상판 접합 시에 위치 편차가 발생하지 않는다면 그 고정은 제1 실시예에서와 같이 후속 단계에서 상판에 격벽이 고정된 상태로 제한 스프링에 의해 달성되기 때문에 견고하지 않아도 된다.On the other hand, a heater board having elements for electrothermal conversion is formed on the silicon wafer by the manufacturing apparatus used in the semiconductor manufacturing method. This wafer is cut into heater boards by a dicing machine as in the embodiment described above. The heater board 1 is already mounted by an aluminum base plate 70 on which a printed board 104 is mounted, and the printed board 7 and aluminum wires (not shown) are connected to form electrical wiring. On such heater board 1 a second liquid flow passage provided through the process is fixed as shown in figure 7d. This fixing does not have to be robust since the fixing is accomplished by the limiting spring with the partition wall fixed to the upper plate in a subsequent step as in the first embodiment, if no positional deviation occurs at the time of joining the upper plate.
본 실시예에서, 위치 설정 및 고정을 위해서는, 자외선 경화형 접착재[그레이스 저펜(Grace Japan)으로부터 입수할 수 있는 아미콘(Amicon) UV-300]와, 고정을 완료하기 위해 약 3초동안 100mJ/㎠의 노출량으로 작동되는 자외선 투사 장치가 사용된다.In this embodiment, for positioning and fixing, UV-curable adhesive (Amicon UV-300 available from Grace Japan) and 100 mJ / cm 2 for about 3 seconds to complete the fixing. Ultraviolet ray projection devices are used that operate at a dosage of.
본 실시예의 제조 방법에 따르면, 제2 액체 유동 통로는 발열 소자에 대한 위치 편차가 없이 제공될 수 있으며, 유동 통로벽이 니켈로 이루어지 있기 때문에 알칼리성 액체에 대해 내구성이 있어서 신뢰성이 높다.According to the manufacturing method of this embodiment, the second liquid flow passage can be provided without a positional deviation with respect to the heating element, and since the flow passage wall is made of nickel, it is durable against alkaline liquid and high in reliability.
제18(a)도 내지 제18(d)도는 본 발명의 제3 실시예에 따른 액체 토출 헤드의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적 단면도이다.18 (a) to 18 (d) are schematic cross-sectional views for explaining a method for manufacturing a liquid discharge head according to a third embodiment of the present invention.
본 실시예에서, 제18(a)도에 도시된 바와 같이, 방식막(103)이 15μm의 두께를 갖고 정렬 구멍 또는 마크(100a)를 갖는 SUS 기판(100)의 양측면에 부착된다. 사용된 방식막은 도꾜 오카 고교 코., 엘티디.로부터 입수할 수 있는 PMERP-AR900이었다.In this embodiment, as shown in Fig. 18A, the anticorrosive film 103 is attached to both sides of the SUS substrate 100 having a thickness of 15 μm and having alignment holes or marks 100a. The anticorrosive film used was PMERP-AR900, available from Tokyo Metropolitan Co., Ltd., LTI.
그후, 제18(b)도에 도시된 바와 같이, 제2 액체 유동 통로가 될 방식막(103)의 부분들을 제거하기 위해 노출 장치[일본극 캐논 가부시끼가이샤로부터 입수할수 있는 MPA-600]를 사용해서 소자 기판(100)의 정렬 구멍(100a)과 정렬된 상태로 노출 작동이 수행되었다.Thereafter, as shown in FIG. 18 (b), an exposure apparatus (MPA-600 available from Nippon Cannon Co., Ltd.) was removed to remove portions of the anticorrosive film 103 that would be the second liquid flow passage. Exposure operation was performed in alignment with the alignment hole 100a of the element substrate 100 using the same.
계속해서, 제18(c)도에 도시된 바와 같이, 양측면 상에 패턴화된 저항체(103)를 갖는 SUS 기판(100)은 애칭 액체(염화철 또는 염화 제1 구리의 수용액) 속에 침지되어 방식막(103)을 통해 노출된 부분을 에칭하고, 방식막이 제거된다.Subsequently, as shown in FIG. 18 (c), the SUS substrate 100 having the resistors 103 patterned on both sides is immersed in a nicking liquid (an aqueous solution of iron chloride or cuprous chloride). The exposed portion is etched through 103, and the anticorrosive film is removed.
그 다음, 제18(d)도에 도시된 바와 같이, 상기 실시예의 제조 방법들과 마찬가지로, 에칭 처리를 겪은 SUS 기판(100)을 가열기 보드(1) 상에 위치 고정해서 제2 액체 유동 통로(4)를 갖는 액체 토출 헤드를 조립한다.Then, as shown in Fig. 18D, as in the manufacturing methods of the above embodiment, the SUS substrate 100 which has undergone the etching process is fixedly positioned on the heater board 1 so that the second liquid flow passage ( Assemble the liquid discharge head having 4).
본 실시예의 제조 방법에 따르면, 가열기에 대한 위치 편차가 없는 제2 액체유동 통로(4)가 제공될 수 있으며, 유동 통로들은 SUS로 이루어지기 때문에 산 또는 알칼리액에 대한 내구성이 높아서 고신뢰성의 액체 토출 헤드가 제공된다.According to the manufacturing method of the present embodiment, a second liquid flow passage 4 without positional deviation with respect to the heater can be provided, and since the flow passages are made of SUS, they have high durability against acids or alkaline liquids and thus have high reliability liquid. A discharge head is provided.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 제조 방법에 따르면, 전 단계에서 제2 액체통로의 벽들을 소자 기판 상에 장착함으로써 전열 변환체 및 제2 액체 유동 통로가 서로 고정밀도로 정렬된다. 다수의 제2 액체 유동 통로가 절단 전에 기판 상에 동시에 형성되기 때문에 염가로 대량 생산이 가능하다.As described above, according to the manufacturing method of this embodiment, the electrothermal transducer and the second liquid flow passage are aligned with each other with high precision by mounting the walls of the second liquid passage on the element substrate in the previous step. Since a large number of second liquid flow passages are simultaneously formed on the substrate prior to cutting, mass production at low cost is possible.
본 실시예의 제조 방법을 통해 제공된 액체 토출 헤드는 제2 액체 유동 통로와 발열 소자가 고정밀도로 정렬되고, 이에 의해 기포 발생의 압력을 고효율로 받을 수 있어서 토출 효율이 우수한 잇점을 갖고 있다.The liquid discharge head provided through the manufacturing method of the present embodiment has the advantage that the second liquid flow passage and the heat generating element are aligned with high precision, and thereby can receive the pressure of bubble generation with high efficiency, thereby having excellent discharge efficiency.
(액체 토출 헤드 카트리지)(Liquid discharge head cartridge)
이하에는 본 발명의 실시예에 따른 액체 토출 헤드를 갖는 액체 토출 헤드 카트리지에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a liquid discharge head cartridge having a liquid discharge head according to an embodiment of the present invention will be described.
제19도는 상술한 액체 토출 헤드와, 일반적으로 액체 토출 헤드부(200) 및 액체 용기(80)를 포함하는 액체 토출 헤드 카트리지를 구비한 액체 토출 헤드 카트리지의 개략적 분해 사시도이다.19 is a schematic exploded perspective view of a liquid discharge head cartridge having the above-described liquid discharge head and a liquid discharge head cartridge generally including the liquid discharge head portion 200 and the liquid container 80.
액체 토출 헤드부(200)는 소자 기판(1), 격벽(30), 홈 부재(50), 제한 스프링(78), 액체 공급 부재(90) 및 지지 부재(70)를 포함한다. 소자 기판(1)에는 상술한 바와 같이 기포 발생액에 열을 공급하기 위한 다수의 발열 저항체가 제공된다. 기포 발생액 통로는 소자 기판(1)과 가동벽을 갖는 격벽(30) 사이에 형성된다. 격벽(30)과 홈형 상만(50)을 결합함으로써, 토출액과 유체 연통하는 토출 유동 통로(도시 않음)가 형성된다.The liquid discharge head 200 includes an element substrate 1, a partition 30, a groove member 50, a restriction spring 78, a liquid supply member 90, and a support member 70. The element substrate 1 is provided with a plurality of heat generating resistors for supplying heat to the bubble generating liquid as described above. The bubble generating liquid passage is formed between the element substrate 1 and the partition wall 30 having the movable wall. By combining the partition wall 30 and only the grooved phase 50, a discharge flow passage (not shown) in fluid communication with the discharge liquid is formed.
제한 스프링(78)은 소자 기판(l)에 홈 부재(50)를 밀어붙이는 기능을 하며,소자 기판(1), 격벽(30), 후술하는 바와 같이 홈이 형성된 지지 부재(70)를 적절히 합체시키는 역할을 한다.The limiting spring 78 functions to push the groove member 50 to the element substrate 1, and appropriately integrates the element substrate 1, the partition 30, and the support member 70 in which the groove is formed as will be described later. It plays a role.
지지 부재(70)는 소자 기판(1) 등을 지지하는 기능을 하고, 상기 지지 부재(70)에는 소자 기판(1)에 연결되어 거기에 전기 신호를 공급하는 회로 기판(71), 그리고 카트리지를 장치에 장착할 때 장치측부 사이에 전기 신호 전달을 하는 접점패드(72)를 포함한다.The support member 70 functions to support the element substrate 1 and the like, and the support member 70 includes a circuit board 71 connected to the element substrate 1 to supply an electric signal thereto, and a cartridge. And a contact pad 72 for electrical signal transmission between the device sides when mounted to the device.
액체 용기(90)는 액체 토출 헤드에 공급될 잉크 등의 토출액과 기포 발생용의 기포 발생액을 따로 따로 수용한다. 액체 용기를 액체 토출 헤드에 연결하는 연결부재와 연결부를 고정하는 고정축(95)을 장착하는 위치 결정부(94)는 액체 용기(90)의 외측에 제공된다. 토출액은 액체 용기의 토출액 공급 통로(92)로부터 연결부재의 공급 통로(81)를 통해 액체 공급 부재(80)의 토출액 공급 통로(81)에 공급되며, 토출액 공급 통로(83)와 부재의 공급부(21)를 통해 제1 공통 액체실에 공급된다. 기포 발생액은 액체 용기의 공급 통로(93)로부터 연결 부재의 공급 통로를 통해 액체 공급 부재(80)의 기포 발생액 공급 통로(82)에 마찬가지로 공급되고, 회로 부재들의 기포 발생액 공급 통로(84, 72, 22)를 통해 제2 액체실에 공급된다.The liquid container 90 separately stores a discharge liquid such as ink to be supplied to the liquid discharge head and a bubble generating liquid for bubble generation. A positioning portion 94 for mounting a connecting member for connecting the liquid container to the liquid discharge head and a fixed shaft 95 for fixing the connecting portion is provided on the outside of the liquid container 90. The discharge liquid is supplied from the discharge liquid supply passage 92 of the liquid container to the discharge liquid supply passage 81 of the liquid supply member 80 through the supply passage 81 of the connecting member, and the discharge liquid supply passage 83 It is supplied to the 1st common liquid chamber via the supply part 21 of a member. The bubble generating liquid is similarly supplied from the supply passage 93 of the liquid container to the bubble generating liquid supply passage 82 of the liquid supply member 80 through the supply passage of the connecting member, and the bubble generating liquid supply passages 84, 72, of the circuit members. 22) to the second liquid chamber.
이런 액체 토출 헤드 카트리지에서, 기포 발생액과 토출액이 다른 액체이더라도, 액체는 제순서대로 공급된다. 토출액과 기포 발생액이 동일한 액체인 경우에는 기포 발생액용의 공급 통로와 토출액용의 공급 통로는 반드시 분리시킬 필요는 없다.In such a liquid discharge head cartridge, even if the bubble generating liquid and the discharge liquid are different liquids, the liquids are supplied in order. In the case where the discharge liquid and the bubble generating liquid are the same liquid, the supply passage for the bubble generating liquid and the supply passage for the discharge liquid do not necessarily need to be separated.
액체가 고갈되고 나면 액체 용기에는 각 액체들이 공급될 수 있다. 이 공급을 용이하게 하기 위해, 액체 용기에는 입체 주입구를 제공하는 것이 좋다. 액체토출 헤드 및 액체 용기는 분리할 수 없게 일체로 하거나 또는 분리 가능하게 할수 있다.Once the liquid is depleted, the liquid container can be supplied with the respective liquids. In order to facilitate this supply, it is preferable to provide a three-dimensional injection port in the liquid container. The liquid ejection head and the liquid container may be integrally or detachably separated from each other.
(액체 토출 장치)(Liquid discharge device)
제20도는 상술한 액체 토출 헤드를 사용한 액체 토출 장치의 개략도이다. 본실시예에서, 토출액은 잉크이고, 장치는 잉크 토출 기록 장치이다. 액체 토출 장치는 서로 착탈 가능한 액체 용기부(90)와 액체 토출 헤드부(200)로 이루어지는 헤드 카트리지를 장착할 수 있는 캐리지(HC)를 포함한다. 캐리지(HC)는 기록 재료(150)의 폭 방향으로 왕복 가능하며, 기록지 등이 기록 재료 운반 수단에 의해 공급되게 한다.20 is a schematic diagram of a liquid ejecting apparatus using the liquid ejecting head described above. In this embodiment, the ejection liquid is ink, and the apparatus is an ink ejection recording apparatus. The liquid ejecting apparatus includes a carriage HC on which a head cartridge composed of a liquid container portion 90 and a liquid ejecting head portion 200 detachable from each other can be mounted. The carriage HC is capable of reciprocating in the width direction of the recording material 150, and allows recording paper or the like to be supplied by the recording material conveying means.
구동 신호가 (도시하지 않은) 구동 신호 공급 수단으로부터의 캐리지 상의 액체 토출 수단에 공급되면, 기록 액체는 신호에 응답하여 액체 토출 헤드로부터 기록 재료로 토출된다.When the drive signal is supplied to the liquid discharge means on the carriage from the drive signal supply means (not shown), the recording liquid is discharged from the liquid discharge head to the recording material in response to the signal.
본 실시예의 액체 토출 장치는 기록 재료 운반 수단 및 캐리지를 구동하기 위한 구동원으로서의 모터(111), 캐리지, 이 캐리지에 구동원으로부터의 동력을 전달하기 위한 기어(112, 113) 및 캐리지 축(115)을 포함한다. 기록 장치 및 이 기록장치를 이용한 액체 토출 방법에 의하면, 각종 기록 재료에 액체를 토출하여 양호한 인쇄물을 얻을 수 있다.The liquid ejecting apparatus of this embodiment includes a motor 111 as a drive source for driving a recording material conveying means and a carriage, a carriage, gears 112 and 113 and a carriage shaft 115 for transmitting power from the drive source to the carriage. Include. According to the recording apparatus and the liquid ejecting method using the recording apparatus, it is possible to eject liquid to various recording materials to obtain good printed matter.
제21도는 본 발명에 따른 액체 토출 방법 및 액체 토출 헤드를 채택하는 잉크토출 기록 장치의 일반적 작동을 설명하는 블록다이아그램이다.21 is a block diagram illustrating the general operation of the ink ejecting recording apparatus employing the liquid ejecting method and the liquid ejecting head according to the present invention.
기록 장치는 호스트 컴퓨터(300)로부터 제어 신호 형태로 인쇄 데이타를 수신한다. 인쇄 데이타는 인쇄 장치의 입력측 인터페이스(301) 내에 임시 저장되고, 동시에 헤드 구동 신호를 공급하기 위한 수단으로서의 역할도 하는 CPU(302)에 입력될 처리 가능한 데이타로 변환된다. CPU(302)는 CPU(302)에 입력된 상술한 데이타를, ROM(303)에 저장된 제어 프로그램에 따라서 RAM(304)등의 주변 장치를 사용하여 처리함으로써 인쇄 가능한 데이타(화상 데이타)로 처리한다.The recording apparatus receives print data in the form of a control signal from the host computer 300. The print data is temporarily stored in the input side interface 301 of the printing apparatus and converted into processable data to be input to the CPU 302 which also serves as a means for supplying the head drive signal. The CPU 302 processes the above-described data input to the CPU 302 into printable data (image data) by processing using a peripheral device such as a RAM 304 in accordance with a control program stored in the ROM 303. .
또, 화상 데이타를 기록지 상의 적당한 지점에 기록하기 위해, CPU(302)는 화상 데이타와 동기하여 기록지 및 기록 헤드를 이동시키는 구동 모터를 구동하기 위한 구동 데이타를 발생한다. 화상 데이타 및 모터 구동 데이타는 화상을 형성하는 적절한 타이밍으로 제어되는 헤드 구동기(307) 및 모터 구동기(305)를 통해 구동모터(306)와 헤드(200)에 각각 전달된다.Further, in order to record the image data at an appropriate point on the recording sheet, the CPU 302 generates drive data for driving the drive motor for moving the recording sheet and the recording head in synchronization with the image data. The image data and the motor drive data are transmitted to the drive motor 306 and the head 200, respectively, through the head driver 307 and the motor driver 305 which are controlled at appropriate timings of forming the image.
잉크 등의 액체를 적용하고 상술한 바와 같은 기록 장치에 사용할 수 있는 기록 매체로서는, 이하와 같은 것을 들 수 있다. 즉, 각종 종이 시트, OHP시트, 컴택트 디스크나 장식판 등의 성형용 플라스틱 재료, 직물, 알루미늄이나 동 등의 금속 재료, 소등가죽, 돼지 가죽, 인조 가죽 등의 가죽 재료, 솔리드 우드나 플라이우드 등의 목재, 대나무 재료, 타일 등의 세라믹 재료, 그리고 삼차원 구조의 스폰지 등의 재료 등이 있다.Examples of the recording medium to which a liquid such as ink can be applied and used in the above-described recording apparatus include the following. That is, various paper sheets, OHP sheets, plastic materials for molding such as contact discs and decorative plates, textiles, metal materials such as aluminum and copper, leather materials such as burnout leather, pig leather and artificial leather, solid wood or plywood, etc. Wood, bamboo materials, ceramic materials such as tiles, and materials such as sponges of three-dimensional structure.
상술한 기록 장치는 각종 종이나 OHP시트용 인쇄 장치, 컴팩트 디스크 등의 성형용 플라스틱 재료 등의 플라스틱 재료용 기록 장치, 금속판용 기록 장치, 가죽재료용 기록 장치, 목재 재료용 기록 장치, 세라믹 재료용 기록 장치, 스폰지 등의 삼차원 기록 재료용 기록 장치, 직물 상에 화상을 기록하기 위한 직물 인쇄 장치 등의 기록 장치들을 포함한다.The above-described recording apparatus is a printing apparatus for plastic materials such as various kinds of paper or printing sheet for OHP sheets, plastic materials for molding such as compact discs, recording apparatus for metal plates, recording apparatus for leather materials, recording apparatus for wood materials, ceramic materials Recording apparatuses such as a recording apparatus, a recording apparatus for a three-dimensional recording material such as a sponge, and a textile printing apparatus for recording an image on a textile.
이들 액체 토출 장치에 사용할 액체로서는, 채택된 기록 매체 및 기록 조건과 어울리는 한 어떤 액체라도 사용 가능하다.As the liquid to be used in these liquid ejecting apparatuses, any liquid can be used so long as it matches the adopted recording medium and recording conditions.
(기록 시스템)(Recording system)
다음에, 기록 헤드로서 본 발명에 따른 액체 토출 헤드를 사용하여 기록 매체상에 화상을 기록하는 대표적인 잉크 제트 기록 시스템에 대해 설명하기로 한다.Next, a representative ink jet recording system for recording an image on a recording medium using the liquid ejecting head according to the present invention as the recording head will be described.
제22도는 본 발명에 따른 상술한 액체 토출 헤드(201)를 채택한 잉크 제트 기록 시스템의 개략적 사시도로서 그 일반적 구조를 도시한다. 본 실시예에서 액체토출 헤드는 풀-라인형 헤드이며, 기록 매체(150)의 전체 기록 범위를 카버하도록 360dpi의 밀도로 배열된 다수의 토출 오리피스를 포함하고 있다. 이는, 황색(Y), 자홍색(M), 시안색(C) 및 흑색(Bk)의 네 개 색상에 해당하는 네 개의 헤드를 구비하고 있다. 이들 네 개의 헤드는 소정 간격으로 서로 평행하게 홀더(202)에 의해 고정 지지되어 있다.Fig. 22 is a schematic perspective view of the ink jet recording system employing the above-described liquid ejecting head 201 according to the present invention, showing its general structure. The liquid ejecting head in this embodiment is a full-line head and includes a plurality of ejection orifices arranged at a density of 360 dpi to cover the entire recording range of the recording medium 150. It has four heads corresponding to four colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C) and black (Bk). These four heads are fixedly supported by the holder 202 in parallel with each other at predetermined intervals.
이들 헤드는 각 헤드에 구동 신호를 공급하기 위한 수단을 구성하는 헤드 구동기(307)로부터 공급된 신호에 응답하여 구동된다.These heads are driven in response to a signal supplied from the head driver 307 which constitutes means for supplying a drive signal to each head.
네 개의 칼라 잉크(Y, M, C 및 Bk)각각은 잉크 용기(204a, 204b, 204c 또는 204d)로부터 대응 헤드에 공급된다. 참조 부호 204e 는 기포 발생액을 각 헤드로부터 송출시키는 기포 발생액 용기를 가리킨다.Four color inks Y, M, C and Bk are each supplied from the ink containers 204a, 204b, 204c or 204d to the corresponding heads. Reference numeral 204e denotes a bubble generating liquid container for sending bubble generating liquid from each head.
각 헤드 하방에는, 스폰지 등으로 구성되는 잉크 흡수 부재를 함유한 헤드 캡(203a, 203b, 203c 또는 203d)이 배치된다. 이들은 대응 헤드의 토출 오리피스를 카버하며 헤드를 보호하고 또 비기록중에 헤드 성능도 유지해 준다.Under each head, head caps 203a, 203b, 203c or 203d containing an ink absorbing member made of a sponge or the like are disposed. They cover the ejection orifices of the corresponding heads, protect the heads and maintain head performance during non-recording.
참조 부호 206은 전술한 실시예에 기술한 바와 같은 각종 기록 매체를 카버하는 수단을 구성하는 컨베이어 벨트를 가리킨다. 컨베이어 벨트(206)는 각종 롤러에 의해 소정 경로를 거쳐 장착되고 모터 구동기(305)에 연결된 구동기 롤러에 의해 구동된다.Reference numeral 206 denotes a conveyor belt that constitutes means for covering various recording media as described in the above embodiments. The conveyor belt 206 is mounted by a variety of rollers via a predetermined path and driven by driver rollers connected to the motor driver 305.
본 실시예의 잉크 제트 기록 시스템은 기록 매체 운반 통로를 따라서 잉크 제트 기록 장치의 상하류측에 배치된 전인쇄 처리 장치(251) 및 후인쇄 처리 장치(252)를 포함한다. 이런 처리 장치(251,252)들은 기록 전후에 각종 방법으로 기록 매체를 처리한다.The ink jet recording system of this embodiment includes a preprinting processing apparatus 251 and a postprinting processing apparatus 252 disposed upstream and downstream of the ink jet recording apparatus along the recording medium conveyance passage. These processing apparatuses 251 and 252 process the recording medium in various ways before and after recording.
전인쇄 처리 및 후인쇄 처리는 기록 매체의 종류이나 잉크의 종류에 따라서 변경된다. 예를 들어, 금속 재료, 플라스틱 재료, 세라믹 재료 등으로 구성되는 기록 매체를 채택하는 경우, 기록 매체는 인쇄 전에 자외선 및 오존에 노출시켜 그 표면을 활성화시킨다.The preprinting process and the postprinting process are changed depending on the type of recording medium or the kind of ink. For example, when adopting a recording medium composed of a metal material, a plastic material, a ceramic material, or the like, the recording medium is exposed to ultraviolet rays and ozone before printing to activate its surface.
플라스틱 재료와 같이 정전기를 일으키는 기록 재료에 있어서는, 정전기에 의해 표면상에 먼지가 부착하게 된다. 이 먼지는 적절한 기록 작업을 저해할 수 있다. 이러한 경우에, 기록 재료의 정전기를 제거하기 위해 이온화제를 사용하여 기록 재료로부터 먼지를 제거한다. 또한, 기록 재료가 직물인 경우에, 번짐 방지 및 정착성 향상을 위하여 알칼리성 재료, 수용성 재료, 합성 폴리머, 수용성 금속 염, 요소 또는 티오 요소를 직물에 부착하는 전처리를 수행할 수 있다. 전처리는 이에 제한되지 않으며, 기록 재료에 적절한 온도를 공급하는 처리를 수행할 수도 있다.In recording materials that generate static electricity such as plastic materials, dust adheres to the surface by static electricity. This dust can hinder proper recording. In this case, an ionizing agent is used to remove dust from the recording material in order to remove static electricity of the recording material. In addition, when the recording material is a fabric, pretreatment of attaching an alkaline material, a water-soluble material, a synthetic polymer, a water-soluble metal salt, urea or a thio urea to the fabric can be performed to prevent bleeding and improve fixability. The pretreatment is not limited to this, and a process of supplying an appropriate temperature to the recording material may be performed.
한편, 후처리는 잉크의 정착 처리, 또는 전처리 중에 사용되고 무반응으로 인해 잔류한 처리 재료를 제거하는 세척 등을 촉진시키기 위해 잉크가 도포된 기록재료에 열 처리, 자외선 투사를 행하는 공정이다.On the other hand, the post-treatment is a process of performing heat treatment and ultraviolet ray projection on the ink-coated recording material in order to promote the fixing of the ink, or the cleaning to remove the treatment material that is used during the pretreatment and to remove the remaining treatment material due to no reaction.
본 실시예에서 헤드는 풀-라인 헤드이다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 헤드가 기록 재료의 폭 방향을 따라 이동하는 시리얼 타입에 적용할 수도 있다.In this embodiment the head is a full-line head. However, the present invention is not limited to this and can be applied to a serial type in which the head moves along the width direction of the recording material.
(헤드 키트)(Head kit)
이하에는 본 발명에 따른 액체 토출 헤드를 포함하는 헤드 키트에 대해 설명하기로 한다. 제23도는 이런 헤드 키트의 개략도이다. 이 헤드 키트는 헤드 키트패키지(501)의 형태이며, 잉크를 토출하는 잉크 토출부(511), 잉크 용기(520), 즉 헤드로부터 분리 가능하거나 분리 불가능한 액체 용기, 잉크 용기(520) 내에 충전될 잉크를 유지하는 잉크 충전 수단(530)을 구비한 본 발명에 따른 헤드(510)를 포함한다.Hereinafter, a head kit including a liquid discharge head according to the present invention will be described. Figure 23 is a schematic of such a head kit. This head kit is in the form of a head kit package 501 and can be filled in an ink ejecting portion 511 for ejecting ink, an ink container 520, that is, a liquid container that is detachable or non-separable from the head, and an ink container 520. It comprises a head 510 according to the invention with ink filling means 530 for retaining ink.
잉크 용기(520) 내의 잉크가 완전히 고갈된 후에, 잉크 충전 수단(530)의 (피하 주사바늘 등의 형태의) 선단(531)이 잉크 용기 내의 공기 배기구(521)에 삽입된다. 잉크 용기 및 헤드 사이의 결합부나 잉크 용기 벽을 통해 형성된 구멍 및 잉크 충전 수단 내의 잉크는 이 선단(531)을 통해 잉크 용기 내로 충전된다.After the ink in the ink container 520 is completely depleted, the tip 531 (in the form of a hypodermic needle or the like) of the ink filling means 530 is inserted into the air exhaust port 521 in the ink container. Holes formed through the engagement portion between the ink container and the head or through the ink container wall and ink in the ink filling means are filled into the ink container through this tip 531.
액체 토출 헤드, 잉크 용기, 잉크 충전 수단 등을 키트 패키지 내에 수용된 키트 형태로 사용할 수 있으면, 잉크는 상술한 바와 같이 고갈된 잉크 용기 내로 용이하게 충전될 수 있으므로 기록을 신속히 재개할 수 있다.If the liquid discharge head, the ink container, the ink filling means and the like can be used in the form of a kit housed in the kit package, the ink can be easily filled into the depleted ink container as described above, so that recording can be resumed quickly.
본 실시예에서 헤드 키트는 잉크 충전 수단을 포함한다. 그러나, 헤드 키트가 잉크 충전 수단을 구비해야만 하는 것은 아니며, 키트는 잉크가 충전된 교환 가능한 형태위 잉크 용기, 및 헤드를 포함하는 형태일 수도 있다.In this embodiment, the head kit includes ink filling means. However, the head kit does not have to be provided with ink filling means, and the kit may be in the form of a replaceable ink container filled with ink, and a head.
제23도는 잉크 용기에 인쇄 잉크를 충전하기 위한 잉크 충전 수단만을 도시하고 있지만, 헤드 키트는 인쇄 잉크 재충전 수단 이외에 기포 발생 잉크 용기에 기포 발생액을 충전하는 수단을 포함할 수도 있다.Although FIG. 23 shows only ink filling means for filling printing ink in an ink container, the head kit may include means for filling a bubble generating liquid into a bubble generating ink container in addition to the printing ink refilling means.
제24도를 참조해서 본 발명의 실시예들을 더 설명한다. 제24도는 다수의 토출구(61l)와 이들과 각각 유체 연통하는 액체 통로들을 구비한 액체 토출 헤드(611)를 도시하고 있다. 액체 토출 헤드(616)는 다수의 발열 소자(602)를 구비한 기판(601)과, 발열 소자에 각각 대응하는 가동 부재(606)를 구비한 격벽(605), 및 홈[제1 액체 통로(603)]을 구성하는 요홈을 구비한 홈형 상단(614)을 포함한다.Embodiments of the present invention will be further described with reference to FIG. FIG. 24 shows a liquid discharge head 611 having a plurality of discharge ports 61l and liquid passages in fluid communication therewith, respectively. The liquid discharge head 616 includes a substrate 601 having a plurality of heat generating elements 602, a partition 605 having a movable member 606 corresponding to each of the heat generating elements, and a groove [first liquid passage ( 603) grooved upper end 614 having grooves.
제25도는 제24도에 도시한 액체 토출 헤드(616)를 구비한 헤드 카트리지와 액체 토출 용기로 공급될 액체를 보유하기 위한 잉크 용기를 도시하고 있다. 잉크용기는 현재의 잉크가 고갈된 우에 잉크로 재충전될 수 있다.FIG. 25 shows a head cartridge having the liquid discharge head 616 shown in FIG. 24 and an ink container for holding liquid to be supplied to the liquid discharge container. The ink container can be refilled with ink when the current ink is depleted.
제26도는 기록 재료(680)의 전체 기록 가능한 폭을 커버하는 다수의 토출구를 구비한 소위 풀-라인형 헤드를 도시하고 있다. 이 도면에서, 참조 부호 661은 풀-라인 헤드이며, 이것은 기록 재료(680)에 대해 이동된다. 참조 부호 691은 기록재료를 급송하기 위한 기록 드럼을 나타낸다.FIG. 26 shows a so-called full-line head with a plurality of ejection openings covering the entire recordable width of the recording material 680. In this figure, reference numeral 661 is a full-line head, which is moved relative to the recording material 680. Reference numeral 691 denotes a recording drum for feeding the recording material.
토출액 및 기포 발생액의 적절한 혼합물에 대해 설명한다.The suitable mixture of discharge liquid and bubble generating liquid is demonstrated.
본 발명에서 토출액과 기포 발생액 모두가 토출된다.In the present invention, both the discharge liquid and the bubble generating liquid are discharged.
본 발명에서 가동 부재는 안정된 토출을 달성하기 위해 토출액 통로(제1 액체 통로)에 충분히 접근해서 변위된다, 토출액과 기포 발생액의 혼합비는 상술한 목부의 개방 면적을 적절히 조정하고, 그 적절한 변위를 제공하기 위해 적절한 재료 및 형상의 가동 부재를 사용하고, 발열 소자에 인가된 신호의 펄스폭 또는 구동 주파수를 변화시킴으로써 제어된다. 본 실시예에서, 펄스폭은 실험이고 구동 주파수는 액체의 혼합비를 증가시키기 위해 증가된다. 표1은 기포 발생액과 토출액 모두가 동시에 토출되는 경우 및 이들이 동시에 토출되지 않는 경우의 실험 결과를 보여주고 있다.In the present invention, the movable member sufficiently displaces the discharge liquid passage (first liquid passage) in order to achieve stable discharge. The mixing ratio of the discharge liquid and the bubble generating liquid appropriately adjusts the opening area of the neck described above, and the appropriate displacement thereof. It is controlled by using a movable member of a suitable material and shape to provide a, and changing the pulse width or driving frequency of the signal applied to the heating element. In this embodiment, the pulse width is experimental and the drive frequency is increased to increase the mixing ratio of the liquid. Table 1 shows the experimental results when both the bubble generating liquid and the discharge liquid are discharged at the same time and when they are not discharged at the same time.
본 실시예에서, 토출액의 사양은 이하와 같으며, 여기서 가열기에 인가된 신호의 전압은 23V였다:In this embodiment, the specification of the discharge liquid is as follows, where the voltage of the signal applied to the heater was 23V:
가열기 크기 : 58μm x 150μmBurner size: 58μm x 150μm
가요성 부재 크기 : 53μm x 220μmFlexible member size: 53μm x 220μm
액체 통로 높이 : 15μmLiquid passage height: 15μm
채택된 토출될 액체(잉크)(이후, 토출액이라 함)의 조성은 이하와 같았다:The composition of the liquid (ink) to be ejected (hereinafter referred to as ejection liquid) adopted was as follows:
채택된 기포 발생액의 조성은 이하와 같았다:The composition of the bubble generation liquid adopted was as follows:
토출액의 속도(액체 토출 속도)로는, 소정 간격으로 투사되는 스트로브광 하에서 액체가 토출되었으며, 토출액이 이동한 거리는 마이크로스코프를 이용해서 관찰되었다.As the speed (liquid discharge speed) of the discharge liquid, the liquid was discharged under the strobe light projected at predetermined intervals, and the distance traveled by the discharge liquid was observed using a microscope.
광밀도(OD)로는, 기록 매체 시트 상에 인쇄된 솔리드 화상과 솔리드 화상의 반사 밀도를 맥베쓰(Macbeth) 밀도 측정기 RD-9l3[켈로모르겐(Kellomorgen) 코포레이션의 지사 제품]. 즉 반사 밀도 측정기를 사용해서 측정하였다.As the optical density (OD), the reflection density of the solid image and the solid image printed on the recording medium sheet was measured by the Macbeth density measuring instrument RD-9l3 (manufactured by Kellomorgen Corporation). That is, it measured using the reflection density meter.
토출액의 중량은 이하의 방식으로 측정되었다. 기포 발생액과 토출액이 별도의 측정 실린더 내에 놓고, 액체 토출 중에 소모된 액체의 체적 변화율을 측정하였다. 그 다음, 각 액체의 비중을 고려해서 각 토출액의 중량을 계산하고 기포 발생액 대 토출액의 비율을 얻었다. 본 실시예에서, 액체는 200,000회 토출되었고 상기 방법을 이용해서 각 액체의 소모된 양의 중량을 측정하였다.The weight of the discharge liquid was measured in the following manner. The bubble generating liquid and the discharge liquid were placed in separate measuring cylinders, and the volume change rate of the liquid consumed during liquid discharge was measured. Then, the weight of each discharge liquid was calculated in consideration of the specific gravity of each liquid, and the ratio of bubble generation liquid to discharge liquid was obtained. In this example, the liquid was ejected 200,000 times and the weight of the consumed amount of each liquid was measured using this method.
[표 1]TABLE 1
표 1로부터 명백한 바와 같이, 기포 발생액 대 토출액(기포 발생액의 중량/토출액의 중량)의 비율을 0 wt. %로 설정하고, 액체를 장시간동안 연속적으로 토출할때 토출 속도는 때때로 13 m/sec 내지 17 m/sec 사이에서 변동되었다. 그러나, 기포 발생액 대 토출액의 비율이 증가됨에 따라 토출 속도의 변동은 저하되었다. 또한, 표 1은 토출 속도를 높은 레벨로 안정시킬 필요가 있을 때 기포 발생액 대 토출액의 혼합비는 10 wt. % 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20 wt. %이상이어야 한다는 사실을 보여주고 있다.As is apparent from Table 1, the ratio of bubble generation liquid to discharge liquid (weight of bubble generation liquid / weight of discharge liquid) was set at 0 wt. Set to% and when discharging the liquid continuously for a long time, the discharge speed sometimes varied between 13 m / sec and 17 m / sec. However, as the ratio of the bubble generating liquid to the discharge liquid was increased, the fluctuation in the discharge speed decreased. In addition, Table 1 shows that when the discharge speed needs to be stabilized at a high level, the mixing ratio of bubble generation liquid to discharge liquid is 10 wt. % Or more is preferred, more preferably 20 wt. It shows that it should be more than%.
종래의 버블 제트 기록 헤드에 있어서, 토출액 자체를 가열해서 형성된 기포로부터 압력을 이용해서 토출액이 토출된다. 따라서, 가열된 토출액을 초기 온도까지 냉각시키기 위해서는 비교적 긴 시간이 걸리며, 그 결과 액체 온도가 여전히 높은 동안에 다음 기포 발생이 개시된다. 상술한 상태로 액체가 토출될 때 토출되는 액체의 양은 상당히 변하거나, 또는 토출 특성이 불안정해진다.In the conventional bubble jet recording head, the discharge liquid is discharged using pressure from a bubble formed by heating the discharge liquid itself. Therefore, it takes a relatively long time to cool the heated discharge liquid to the initial temperature, so that the next bubble generation starts while the liquid temperature is still high. When the liquid is discharged in the above-described state, the amount of liquid to be discharged varies considerably, or the discharge characteristics become unstable.
그러나, 본 발명에 따르면 기포 발생액이 토출액과 함께 토출된다. 즉, 온도가 증가된 기포 발생액이 방출되고 신선한 기포 발생액이 공급될 수 있게 해주어서, 기포 발생 영역에서의 기포 발생액의 온도 증가를 방지한다. 그 결과, 토출이 보다 안정된다.However, according to the present invention, the bubble generating liquid is discharged together with the discharge liquid. That is, the bubble generating liquid with increased temperature is released and fresh bubble generating liquid can be supplied, thereby preventing the temperature increase of the bubble generating liquid in the bubble generating region. As a result, the discharge is more stable.
또한, 공기 등이 기포 발생액 내에 함유될 때 공기 등은 가열로 인해 기포 발생액으로부터 분리되기 쉽고, 때로는 가열기의 표면에 부착되며, 분리된 공기 등이 가열기의 표면에 부착될 때 기포 발생 능력은 불안정해진다. 즉, 토출 특성이 불안정해진다. 예를 들어, 토출되는 액체의 양 또는 토출 속도가 변동한다. 이들 문제점은 또한 기포 발생 영역 내에서 기포 발생액의 온도가 증가하는 것을 방지함으로써 제거될 수 있다. 다시 말해서, 기포 발생액을 토출액과 함께 토출함으로써 그 문제점들을 방지할 수 있다.In addition, when air or the like is contained in the bubble generating liquid, air or the like is easily separated from the bubble generating liquid due to heating, and sometimes adheres to the surface of the heater, and the bubble generating ability becomes unstable when the separated air or the like is attached to the surface of the heater. . That is, the discharge characteristic becomes unstable. For example, the amount or discharge rate of the liquid to be discharged varies. These problems can also be eliminated by preventing the temperature of the bubble generating liquid from increasing in the bubble generating region. In other words, the problems can be prevented by discharging the bubble generating liquid together with the discharging liquid.
또한, 기포 발생액의 조성은 전술한 가열 등에 의해 영향을 받을 수 있는데, 기포 발생액의 조성이 변할 때 토출 상태가 때때로 토출 특성을 변화시킨다. 이러한 형태의 문제점도 본 발명에 따른 토출 방법을 채택함으로써 해결될 수 있다. 다시 말해서, 기포 발생액이 토출액과 함께 토출(방출)될 때 새로운 기포 발생액이 공급되어 기포 발생 영역 내에 조성이 변한 기포 발생액이 사실상 존재하지 않게해서 토출 특성의 안정성을 향상시킨다.In addition, the composition of the bubble generating liquid may be affected by the above-described heating or the like, and when the composition of the bubble generating liquid changes, the discharge state sometimes changes the discharge characteristics. This type of problem can also be solved by adopting the discharging method according to the present invention. In other words, when the bubble generating liquid is discharged (discharged) together with the discharge liquid, a new bubble generating liquid is supplied so that there is virtually no bubble generating liquid whose composition is changed in the bubble generating region, thereby improving the stability of the discharge characteristic.
역시 표 1을 참조하여 기포 발생액 대 토출액의 혼합비와 광밀도(이후에는, OD 또는 OD값이라 함) 간의 관계를 설명하며, 여기서 토출액 속의 염료 농도는 3wt. % 이다.Also referring to Table 1, the relationship between the mixing ratio of bubble generation liquid to discharge liquid and light density (hereinafter referred to as OD or OD value) is described, wherein the dye concentration in the discharge liquid is 3wt. % to be.
기포 발생액의 혼합비가 증가되면서 OD값은 초기 OD값, 즉 0 wt. %의 기포 발생액 혼합비에 상당하는 OD값에 대해 약간 증가되지만, 기포 발생액 혼합비가 50 wt. % 미만인 한 OD값은 1.25 이상으로 유지될 수 있다. 여기서, 인쇄되는 문자 또는 화상의 OD값이 1.25이상인 한, 문자 또는 화상은 순수 흑색 문자 또는 화상으로 인지되지 않는다. 즉, 이들은 불충분한 흑색으로 인지되지 않는다. 다시 말해서, OD값을 1.25 이상으로 하기 위해서 기포 발생액의 혼합비를 50 wt. %미만의 레벨로 유지함으로서 상당히 높은 레벨의 화질을 유지할 수 있다.As the mixing ratio of the bubble generating solution is increased, the OD value becomes the initial OD value, that is, 0 wt. Although slightly increased for the OD value corresponding to the bubble generating liquid mixing ratio of%, the bubble generating liquid mixing ratio was 50 wt. As long as it is less than%, the OD value can be maintained above 1.25. Here, as long as the OD value of the character or image to be printed is 1.25 or more, the character or image is not recognized as pure black character or image. That is, they are not perceived as insufficient black. In other words, in order to make the OD value 1.25 or more, the mixing ratio of the bubble generating solution was 50 wt. Maintaining a level of less than% can maintain a fairly high level of image quality.
화상 밀도의 견지에서 볼 때 기포 발생액의 혼합비는 50wt. % 미만의 레벨로 설정되는 것이 바람직하며, 화상 밀도의 변동을 고려할 때 그 혼합비를 30wt. %미만의 레벨로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 인쇄물 품질의 견지에서, 기포 발생액 대 토출액의 비율을 10 내지 30 wt. % 범위 내로 설정하는 것이 바람직하다. 따라서, 토출 안정성과 인쇄물 품질을 모두 고려할 때 기포 발생액 대 토출액의 비율은 10 wt. %이상이 바람직하며, 보다 바람직하게는 20 wt. %이상 50 wt. %미만이다.In terms of the image density, the mixing ratio of the bubble generating solution is 50wt. It is preferably set at a level of less than%, and the mixing ratio is 30wt. It is desirable to set it to a level less than%. In addition, in terms of print quality, the ratio of bubble generation liquid to discharge liquid was 10 to 30 wt. It is preferable to set in the% range. Therefore, the ratio of bubble generation liquid to discharge liquid is 10 wt. % Or more is preferred, more preferably 20 wt. More than 50 wt. Less than%
본 실시예에서는 3 wt. %의 염료 농도를 갖는 잉크를 채택하였지만 본 발명은 이 실시예로 제한되지는 않는다. 예를 들어,3 wt. % 이상의 염료 농도를 갖는 잉크가 채택될 때 OD값을 소정치 이상으로 유지하는 것이 한결 용이해지며, 따라서 고품질 화상을 신뢰성 있게 생성할 수 있다. 다시 말해서, 토출 특성과 토출의 신뢰성이 열화되지 않는 한 염료의 비가 높아질수록 화상 밀도가 보다 안정돠며, 염료의 비율이 5 wt. %이상일 때, 기포 발생액의 혼합비가 150 wt. %에 도달할 경우에도 양호한 화상 밀도를 얻을 수 있다. 반대로, 기포 발생액의 혼합비가 20 wt. %로 설정될 때, 염료 농도가 4 % 정도까지 낮게 감소될 경우에도 OD값이 유지될 수 있다.In this example, 3 wt. Although an ink having a dye concentration of% is employed, the present invention is not limited to this embodiment. For example, 3 wt. When an ink having a dye concentration of% or more is adopted, it is easier to keep the OD value above a predetermined value, and thus a high quality image can be reliably produced. In other words, the higher the ratio of the dye, the more stable the image density becomes, and the ratio of the dye is 5 wt. When it is more than%, the mixing ratio of the bubble generating liquid is 150 wt. Even when the percentage is reached, a good image density can be obtained. In contrast, the mixing ratio of the bubble generating solution was 20 wt. When set to%, the OD value can be maintained even when the dye concentration is reduced to as low as 4%.
또한, 기포 발생액과 토출액을 종량적으로 일치시키고 토출 시에 이들의 혼합비를 조정함으로써 토출액의 토출성을 향상시킬 수 있어서 인쇄 품질을 향상시킬수 있다.In addition, by distributing the bubble generating liquid and the discharge liquid in a numerical manner and adjusting the mixing ratio at the time of discharging, the discharge property of the discharge liquid can be improved, and the print quality can be improved.
또한, 기포 발생액과 토출액간의 혼합비가 최적일 패 토출 특성은 기포 발생압, 가요성 부재의 형상 및 변위, 제2 액체 유동 통로의 높이, 가요성 부재의 변위에 의해 제2 액체 유동 통로와 제1 액체 유동 통로 사이에 형성된 개구의 형상, 또는 유사한 인자들에 의해 좌우된다. 상기 인자들을 조정함으로써 토출 특성을 향상시킬 수 있다. 여기서, 색 재료 농도가 3 내지 5 wt. % 내에 있을 때 전술한 기포 발생액의 혼합비는 20 내지 50 wt. %의 범위 내가 바람직하며, 색 재료 농도가 5 wt. %이상일 때 전술한 혼합비는 20 내지 150 wt. % 범위 내가 바람직하다.In addition, the optimum mixing ratio between the bubble generating liquid and the discharge liquid is determined by the bubble generating pressure, the shape and displacement of the flexible member, the height of the second liquid flow passage, and the displacement of the flexible member. 1 depends on the shape of the opening formed between the liquid flow passages, or similar factors. The discharge characteristics can be improved by adjusting the factors. Here, the color material concentration is 3 to 5 wt. The mixing ratio of the above-mentioned bubble generating liquid when it is in% is 20-50 wt. In the range of% is preferred, and the color material concentration is 5 wt. The mixing ratio above 20% to 150 wt. % Range i preferred.
또한, 채택된 토출액과 기포 발생액이 모두 기포 발생 수단으로서의 가열 부재 상에 부착물을 잔류시키지 않는 액체일 때에도 상술한 효과를 얻을 수 있다.In addition, the above-described effects can be obtained even when both the discharge liquid and the bubble generating liquid adopted are liquids which do not leave deposits on the heating member as the bubble generating means.
(제2 실시예)(2nd Example)
본 실시예에서는 안료 분산형의 토출액을 채택해서 제1 실시예에서 설명된 것과 동일한 실험을 수행하였다. 그 결과는 표 2에 나타나 있다. 채택된 안료 분산형 토출액의 조성은 이하와 같았으며, 여기서 제1 실시예에서 채택된 것과 동일한 40 wt. %의 에단을 수용액이 사용되었다:In this embodiment, the same experiment as described in the first embodiment was carried out by adopting the pigment dispersion-type discharge liquid. The results are shown in Table 2. The composition of the pigment dispersion-type discharge liquid adopted was as follows, where the same 40 wt. An aqueous solution of% Ethane was used:
카본 블랙 3wt. %Carbon black 3wt. %
글리셀린 10wt. %Glycerin 10wt. %
디오글리콜 6wt. %Dioglycol 6wt. %
이소프로필 알콜 2wt. %Isopropyl alcohol 2wt. %
물 74wt. %Water 74wt. %
분산제 1wt. %Dispersant 1 wt. %
[표 2]TABLE 2
본 실시예에서도 제1 실시예와 동일한 결과가 얻어졌다. 표로부터 명백한 바와 같이, 토출 안정성이 요구될 때 기포 발생액에 대한 혼합비는 10 wt. % 이상이 바람직하며, 보다 바람직한 것은 20 wt. % 이상이다.Also in this example, the same results as in the first example were obtained. As is apparent from the table, when the discharge stability is required, the mixing ratio to the bubble generating liquid is 10 wt. % Or more is preferred, more preferably 20 wt. More than%
화질의 견지에서 보면, OD값이 1.25이상으로 유지될 수 있도록 기포 발생액에 대한 혼합비를 50 wt. % 이하로 유지하는 것이 바람직하다.In terms of image quality, the mixing ratio of the bubble generating solution to 50 wt. It is preferable to keep it below%.
다시 말해서, 기포 발생액에 대한 혼합비를 10 wt. %이상, 특히 30 내지 50 wt. % 범위 내로 유지함으로써 고품질 화상을 얻을 수 있다.In other words, the mixing ratio with respect to the bubble generating liquid is 10 wt. At least%, in particular 30 to 50 wt. By keeping within the% range, high quality images can be obtained.
본 실시예에서도 제1 실시예에서와 같이 기포 발생액과 토출액을 종량적으로 일치시키고 토출 시에 이들의 혼합비를 조정함으로써 토출액의 토출성을 향상시킬수 있어서 인쇄 품질을 향상시킬 수 있다. 또한 기포 발생액 대 토출액의 최적 혼합비는 기포 발생압, 가요성 부재의 형상 및 변위, 제2 액체 유동 통로의 높이, 가요성 부재의 변위에 의해 제2 액체 유동 통로와 제1 액체 유동 통로 사이에 형성된 개구의 크기 및 형상, 및 이와 유사한 인자들에 따라 좌우된다. 상기 인자들에 상당해서 혼합비를 조정하는 것이 바람직하다.Also in this embodiment, as in the first embodiment, the bubble generation liquid and the discharge liquid can be matched in a numerical manner and the mixing ratio thereof is adjusted at the time of discharge, thereby improving the discharge property of the discharge liquid, thereby improving the print quality. In addition, the optimum mixing ratio of the bubble generating liquid to the discharge liquid is determined between the second liquid flow passage and the first liquid flow passage by the bubble generating pressure, the shape and displacement of the flexible member, the height of the second liquid flow passage, and the displacement of the flexible member. It depends on the size and shape of the opening formed and similar factors. It is preferable to adjust a mixing ratio since it corresponds to the said factors.
또한, 채택된 토출액과 기포 발생액이 모두 기포 발생 수단으로서의 가열 부재 상에 부착물(눌어서 부착된 또는 이와 유사한 것)을 쉽게 잔류시키지 않는 액체일 경우에도 상술한 효과들을 얻을 수 있다.Further, the above-described effects can be obtained even when both the discharge liquid and the bubble generating liquid adopted are liquids which do not easily leave a deposit (attached or the like) on the heating member as the bubble generating means.
(제3 실시예)(Third Embodiment)
제27도는 본 발명의 제3 실시예에 따른 색 재료 농도와 OD값간의 관계를 나타내고 있다. 제27도에서 명백한 바와 같이, 색 재료 농도가 3 wt. %이상인 경우 OD값의 변동율은 포화점에 근사할 정도로 작으며, 색 재료 농도가 3 wt. %미만인 경우 OD값의 변동율은 증가하는 경향이 있다. OD값 변동율의 절대치는 색 재료의 조성, 용제 즉 색 재료를 용해하는 토출액의 조성, 화상이 기록되는 기록 매체, 단위 면적당 기록 매체로 토출되는 토출액의 양 및 이와 유사한 인자들에 따라 좌우되지만, 상대적으로 본 실시예에서의 OD값은 상술한 실시예와 유산한 경향을 나타내었다.27 shows the relationship between the color material concentration and the OD value according to the third embodiment of the present invention. As is apparent from FIG. 27, the color material concentration was 3 wt. If it is more than%, the variation rate of OD value is small enough to be close to the saturation point, and the color material concentration is 3 wt. If it is less than%, the rate of change of the OD value tends to increase. The absolute value of the rate of change of the OD value depends on the composition of the color material, the composition of the solvent or the ejection liquid dissolving the color material, the recording medium on which an image is recorded, the amount of ejection liquid ejected to the recording medium per unit area, and similar factors. Relatively, the OD value in this example showed a tendency to miscarry with the above-described example.
본 실시예에서는 상술한 특성 곡선을 이용해서 고품질 인쇄물을 실한하였다.In this embodiment, high quality printed matter was carried out using the above-described characteristic curve.
즉, OD값 변동율이 증가되는 특정 색 재료 농도 범위를 이용함으로씨 양호한 밀도계조가 실현하였으며, 여기서 색 재료 농도는 1 wt. %이었다. 본 실시예에서 채택된 액체 토출 헤드의 사양은 제2 액체 유동 통로의 높이가 본 실시예에서는 30μm였다는 것을 제외하고는 제1 실시예에서 주어진 것들과 사실상 동일하다.In other words, by using a specific color material concentration range in which the rate of change of the OD value is increased, a good density gradation is realized, where the color material concentration is 1 wt. It was%. The specifications of the liquid discharge head adopted in this embodiment are substantially the same as those given in the first embodiment, except that the height of the second liquid flow passage was 30 μm in this embodiment.
토출액의 조성은 이하와 같았다:The composition of the discharge liquid was as follows:
염료 1wt. %Dye 1wt. %
에틸렌 글리콜 6wt. %Ethylene glycol 6wt. %
글리셀린 4wt. %Glyceline 4wt. %
요소 4wt. %Element 4wt. %
이소프로필 알콜 5wt. %Isopropyl alcohol 5wt. %
물 80wt. %Water 80wt. %
기포 발생액의 조성은 이하와 같았다:The composition of the bubble generating solution was as follows:
에탄올 40wt. %Ethanol 40wt. %
물 60wt. %Water 60wt. %
표 3은 본 실시예에서 수행된 실험의 측정 결과들을 나타내고 있으며, 여기서 상술한 l wt. %의 염료 농도를 갖는 토출액이 채택되었으며, 기포 발생액 대 토출액의 혼합비를 변화시키면서 광밀도(OD)의 변동율을 측정하였다.Table 3 shows the measurement results of the experiments performed in this example, wherein the l wt. A discharge liquid having a dye concentration of% was adopted, and the rate of change in the optical density (OD) was measured while changing the mixing ratio of bubble generation liquid to discharge liquid.
[표 3]TABLE 3
표 3에서 명백한 바와 같이, 1 wt. %의 염료 농도를 갖는 토출액을 사용한 경우에 기포 발생액에 대한 혼합비를 변화시킴으로써 OD값을 효과적으로 조정할 수 있어서 바람직한 화상 밀도 계조를 얻을 수 있었다. 예를 들어, 기포 발생액을 30O wt. %까지 혼합했을 때 기포 발생액이 혼합되지 않은 경우에 얻어진 OD값에 비해 OD값을 약 50 wt. %까지 변화시킬 수 있었다.As is apparent from Table 3, 1 wt. When the discharge liquid having a dye concentration of% was used, the OD value could be effectively adjusted by changing the mixing ratio with respect to the bubble generating liquid, thereby obtaining a preferable image density gray scale. For example, the bubble generating solution is 30 wt. When mixing up to%, the OD value was approximately 50 wt. Could change up to%.
제28도는 기포 발생액에 대한 혼합비와 OD값간의 관계를 나타내고 있으며, 여기서 기포 발생액에 대한 혼합비를 표 3에서 주어진 결과를 기초로 변화시켰다. 제28도에서 명백한 바와 같이, OD값이 변화면서 토출액이 토출될 때 양호한 계조를 갖는 화상을 얻을 수 있다.FIG. 28 shows the relationship between the mixing ratio for the bubble generating liquid and the OD value, where the mixing ratio for the bubble generating liquid was changed based on the results given in Table 3. As apparent from Fig. 28, an image having a good gradation can be obtained when the discharge liquid is discharged while the OD value is changed.
본 실시예에 따르면, 색 재료 농도와 OD값간의 관졔를 보여주는 제27도에서 주어진 특성 곡선으로부더 명백한 바와 같이, 염료 농도가 3 wt. % 미만인 한 화상밀도 계조를 효과적으로 제어할 수 있다. 이는 기포 발생액의 염료 농도가 3 wt.%미만까지 감소되는 경우 밀도 변화율이 현저하게 향상되기 때문이다. 또한, 화상밀도 계조를 효과적으로 제어하기 위해서는, 0.3 wt. %이상의 색 재료 농도 범위를 채택하는 것이 중요하다. 이는 색 재료 농도가 0.3 wt. % 미만인 경우 때때때로 화상의 어두운 구역에 대해 충분한 광밀도를 얻는 것이 불가능해질 수 있기 때문이다.According to this example, the dye concentration is 3 wt.%, As is evident from the characteristic curve given in FIG. 27 showing the relationship between the color material concentration and the OD value. As long as it is less than%, the image density gradation can be effectively controlled. This is because the density change rate is remarkably improved when the dye concentration of the bubble generating solution is reduced to less than 3 wt.%. In addition, in order to effectively control the image density gradation, 0.3 wt. It is important to adopt a color material concentration range of more than%. It has a color material concentration of 0.3 wt. If it is less than%, it may sometimes be impossible to obtain sufficient light density for dark areas of the image.
또한, 색 재료의 선택은 염료로 제한되지 않는다. 즉, 색 재료는 제2 실시예에서와 같이 안료일 수 있다.In addition, the choice of color material is not limited to dyes. That is, the color material may be a pigment as in the second embodiment.
(제4 실시예)(Example 4)
본 실시예에서도 제1 실시예에서 사용된 헤드와 동일한 헤드가 사용되었다. 토출액으로는 C.I. 안료 적색(57)을 함유한 안료 잉크가 채택되었으며, C.I. 직접 적색을 함유한 염료 잉크가 채택되었다. 또한, 분산제, 물 또는 물 혼합성 유기용제의 혼합물, 공지된 점도 조절제, pH 조절제, 결할제 등이 각 잉크에 첨가되었다. 여기서, 잉크 제트 헤드는 기포를 발생시키기 위해 액체를 가열하고 기포 발생에 의한 압력으로부터 액체를 토출하는 시스템을 채택하고 있음을 주목해야 한다. 따라서, 종래의 버블 제트 헤드는 안료 잉크 또는 염료 잉크를 토출하기 위해 장시간에 걸치 구동되는 경우 안료 잉크는 전술한 가열로 인해 가열기 표면 상에 부착물을 잔류시키는 경향이 있으며, 그 결과 토출이 더 불안정해지기 쉽다는 것을 주지해야 한다. 그러나 본 실시예에 따르면, 염료 잉크가 기포 발생액으로서 채택되므로 가열 부재의 표면 상태는 염료 잉크만이 토출 잉크 및 기포 발생액으로서 사용될 때와 사실상 유사하게 유지될 수 있으며, 그 결과 장시간동안 토출 안정성이 유지될 수 있다.Also in this embodiment, the same head as that used in the first embodiment was used. As the discharge liquid, C.I. Pigment inks containing pigment red (57) have been employed, and C.I. Direct red containing dye inks have been adopted. In addition, a dispersant, a mixture of water or a water-mixable organic solvent, a known viscosity regulator, a pH regulator, a binder, and the like were added to each ink. Here, it should be noted that the ink jet head adopts a system for heating the liquid to generate bubbles and discharging the liquid from the pressure caused by the bubble generation. Therefore, when the conventional bubble jet head is driven over a long time to eject the pigment ink or the dye ink, the pigment ink tends to leave deposits on the heater surface due to the aforementioned heating, and as a result, the ejection becomes more unstable. Note that it is easy to bear. However, according to this embodiment, since the dye ink is adopted as the bubble generating liquid, the surface state of the heating member can be kept substantially similar to when only the dye ink is used as the ejecting ink and the bubble generating liquid, and as a result, ejection stability is maintained for a long time. Can be.
염료 잉크를 사용해서 기록하는 화상에 비해 안료 잉크를 사용해서 기록하는 화상은 내수성 또는 내광성 등의 기후 저항성이 우수하지만, 포화도와 같은 업색특성이 다소 열등하다. 그러나, 본 실시예에 따르면 안료 잉크와 염료 잉크가 이들이 가요성 부재의 이동에 의해 토출되고 있는 동안 서로 혼합된다. 따라서, 안료 잉크와 염료 잉크의 특성 모두로부터 잇점을 위한 화상을 생성시킬 수 있다. 다시 말해서, 색 재생력뿐만 아니라 기후 지항성이 우수한 화상이 생성될 수 있다.The image recorded using the pigment ink is excellent in weather resistance such as water resistance or light resistance, compared to the image recorded using the dye ink, but the color characteristics such as saturation are somewhat inferior. However, according to this embodiment, the pigment ink and the dye ink are mixed with each other while they are being ejected by the movement of the flexible member. Thus, it is possible to create an image for the benefit from both the properties of the pigment ink and the dye ink. In other words, an image excellent in weather resistance as well as color reproduction power can be produced.
부가적으로, 본 발명에 따르면 염료 잉크와 안료 잉크는 사실상 분리된 상태로 유지되고 이들이 혼합되면서 토출되므로, 특정하게 화합된 염료 잉크와 안료 잉크를 장기간 동안 혼합된 상태로 방치되었을 매 입자 크기를 점진적으로 증가시키는 안료 입자의 응집은 발생하지 않아서, 크기가 증가된 안료 입자가 기록 헤드를 막히게 할 가능성을 제거한다. 그 결과, 크기가 증가된 안료 입자에 의한 기록 헤드의 막힘으로부터 초래될 수 있는 불안정한 토출 또는 토출 실패가 발생되지 않는다.In addition, according to the present invention, since the dye ink and the pigment ink are kept in a substantially separated state and are discharged as they are mixed, the particle size gradually increases the size of each particle which would have been left mixed for a long period of time. Aggregation of the pigment particles, which is increased with increasing temperature, does not occur, eliminating the possibility that the pigment particles having increased size block the recording head. As a result, unstable ejection or ejection failure, which may result from clogging of the recording head by the pigment particles with increased size, does not occur.
토출 안정성 또는 화질의 향상 등의 현저한 상숭 효과를 얻기 위해 안료 잉크와 화합되기에 적합한 재료로는 이하와 같이: C.I. 직접 적색(2, 20, 31, 46, 75 및 83)으로 표시한 직접 염료: C.l. 산성 적색(52, 92, 94, 106, 133, 154, 155, 249, 265 및 274)으로 표시한 산성 염료: 및 C.I. 염기성 적색(1, 2, 12, 13 및 14)으로 표시한 염기성 염료를 들 수 있다:.Suitable materials to be combined with pigment inks to obtain remarkable image effects such as improvement in ejection stability or image quality are as follows: C.I. Direct dyes indicated by direct red (2, 20, 31, 46, 75 and 83): C.l. Acid dyes designated as acidic red (52, 92, 94, 106, 133, 154, 155, 249, 265 and 274): and C.I. And basic dyes represented by basic red (1, 2, 12, 13 and 14).
본 발명과 관련해서 양호하게 사용할 수 있는 안료로는 이하와 같이: C.I. 안료 적색(5, 11, 48, 49, 57, 60, 139, 144, 165 및 166)으로 표시한 아조(azo) 안료: C.I. 안료 적색(l22, 209)으로 표시한 퀴나크리돈(quinacridon) 안료; C.I. 안료 적색(123)으로 표시한 페릴렌 안료: 및 이와 유사한 안료들을 들 수 있다.Pigments which can be favorably used in connection with the present invention are as follows: C.I. Azo pigments represented by pigment red (5, 11, 48, 49, 57, 60, 139, 144, 165 and 166): C.I. Quinacridon pigments represented by the pigment red (l22, 209); C.I. Perylene pigments indicated by pigment red 123: and similar pigments.
본 실시예에 따르면, 토출 안정성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 염료 잉크의 우수한 특성들중 하나, 즉 우수한 색 포화를 최대로 이용할 수 있으며, 여기서 염료 잉크의 우수한 색 포화를 가장 효과적으로 이용하기 위해서 염료 잉크 대 안료 잉크의 혼합비가 1O wt. %이상으로 설정되었다.According to this embodiment, not only can the ejection stability be improved, but also one of the excellent characteristics of the dye ink, that is, excellent color saturation can be utilized to the maximum, where the dye ink in order to most effectively use the excellent color saturation of the dye ink To pigment ink has a mixing ratio of 10 wt. It is set above%.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 액체 토출 헤드는 가요성 부재를 포함하며, 여기에서 액체 토출 헤드로부터 토출액이 토출될 때 가요성 부재의 자유 단부는 기포 발생액을 가열해서 생성된 기포에 의해 변위되고, 이에 의해 기포 발생액이 소정 비율로 토출액 내로 혼합된다. 그 결과, 이하와 같은 효과를 얻을 수있다: 기포를 발생시키기 위해 기포 발생액을 가열할 때 기포 발생액의 온도 증가가 저하될 수 있다: 기포 발생액 내에 발생된 공기 또는 가스 기포가 효과적으로 방출될 수 있다: 기포 발생액의 초기 조성이 유지될 수 있다: 그리고 토출이 최적상태로 안정화될 수 있다.As described above, according to the present invention, the liquid ejecting head includes a flexible member, wherein when the ejection liquid is ejected from the liquid ejecting head, the free end of the flexible member is formed by bubbles generated by heating the bubble generating liquid. Displaced, whereby the bubble generating liquid is mixed into the discharge liquid at a predetermined ratio. As a result, the following effects can be obtained: When heating the bubble generating liquid to generate bubbles, the temperature increase of the bubble generating liquid can be lowered: air or gas bubbles generated in the bubble generating liquid can be effectively released: The initial composition of the bubble generating liquid can be maintained: and the discharge can be stabilized optimally.
부가적으로, 토출액의 색 재료 농도가 OD값이 용이하게 변할 수 있는 범위 내에 유지되는 경우 기포 발생액을 혼합시켜 OD값의 변동율을 증가시킬 수 있다. 다시 말해서 화상 밀도 계조가 효과적으로 제어되어 고품질 화상을 생성시킬 수 있다.In addition, when the color material concentration of the discharge liquid is maintained within a range in which the OD value can be easily changed, the bubble generation liquid can be mixed to increase the rate of change of the OD value. In other words, the image density gradation can be effectively controlled to produce a high quality image.
또한, 본 발명에 따르면, 기포 발생액과 토출액은 액체 통로 내에서 가요성 부재의 자유 단부와 토출 오리피스 사이에서 혼합되고, 혼합된 상태로 토출되므로 밀도 계조가 잘 제어된 매우 균입한 도트가 형성될 수 있다.Further, according to the present invention, the bubble generating liquid and the discharge liquid are mixed between the free end of the flexible member and the discharge orifice in the liquid passage, and discharged in a mixed state, so that very uniform dots of well-controlled density gradation can be formed. Can be.
본 명세서에 개시된 구조들을 참조해서 본 발명을 설명했지만 본 발명은 제시된 상세한 설명으로 제한되지는 않으며 본 출원은 이하의 특허 청구의 개선 목적 또는 영역 내에 들 수 있는 변형예 또는 변경예를 포함한다,While the invention has been described with reference to the structures disclosed herein, the invention is not limited to the details set forth, and this application includes modifications or variations that fall within the spirit or scope of the following claims.
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